Optimalisatie brandgedrag met volledig behoud basiseigenschappen

Het toevoegen van brandwerende eigenschappen aan een bitumineus waterdichtingsmembraan mag niet ten nadele gaan van haar basisprestaties of de productie- en plaatsingskarakteristieken. Precies daarom ontwikkelde ATAB de Polygum prevENt die, dankzij een polyesterinlage voorzien van expandeerbaar grafiet, aan deze voorwaarde voldoet en bovendien de veiligheid van mens en milieu respecteert.

De vraag naar brandveilige dakrollen is overal in Europa drastisch gestegen omwille van de steeds strenger wordende bouwnormen. Er is dan ook verdere ontwikkeling nodig wat betreft de principes en het ontwerp van deze dakrollen om ze meer in overeenstemming te brengen met de reële daksituaties. Niet alleen de plaatsing maar ook de kwaliteit en de prestaties op langere termijn moeten worden verbeterd. In sommige gevallen is het immers zo dat de brandveilige karakteristieken nadelig werken op andere essentiële eigenschappen zoals waterdichtheid, mechanische eigenschappen of levensduur. Ook is het zo dat het gebruik van sommige brandvertragers gepaard gaat met aanzienlijke milieu- en gezondheidsrisico's, hetzij tijdens de productie, hetzij bij het vlamlassen en zeker in geval van brand door de uitstoot van toxische rookgascomponenten. Het is hoog tijd dat deze tekortkomingen onder ogen worden gezien en dat er een aangepaste brandveilige rol wordt ontworpen die beter beantwoordt aan de reële situaties op het dak en de basiseigenschappen van het membraan niet in het gedrang brengt.

Vergelijking brandwerende systemen

De in Europa meest courant gebruikte brandwerende waterdichtingssystemen kunnen gegroepeerd worden in de volgende 4 categorieën:

Een toplaag gebaseerd op een combinatie van glasvlies en polyester, ofwel met een composietinlage ofwel met 2 inlagen.
Een toplaag gebaseerd op een polyester aluminium composietinlage.
Een toplaag waarvan de coating is gemodificeerd door brandvertragers.
Een onbrandbare schutlaag, bestaande uit grind of tegels of uit een bitumineuze folie met metaal bedekt (bijvoorbeeld aluminium).

Resultaten brandtesten

Wat betreft de bovenvermelde brandwerende systemen, geeft tabel 1 een overzicht van de brandwerendheid volgens:

prEN 1187-1, Europese ontwerpnorm, gebaseerd op de Duitse DIN 4102 Teil 7, die voor een brandend stuk houtwol de lengte van de vlamuitbreiding en het verbrande oppervlak meet.
prEN 1187/3, Europese ontwerpnorm, gebaseerd op de Scandinavische Nordtest NT Fire 006, waarbij de lengte van de vlamuitbreiding onder invloed van de wind wordt gemeten.
prEN 1187-2, Europese ontwerpnorm, gebaseerd op de Franse Arrêté du 10 septembre 1997 (T30/1), waarbij de snelheid en de lengte van de vlamuitbreiding onder invloed van wind en stralingswarmte gemeten worden.

Tabel 2 geeft een overzicht van de invloeden van het soort systeem op de productie en de plaatsing van de membranen.

De meeste problemen duiken op bij systemen op basis van coatings met brandvertragers. Het mengproces wordt meer ingewikkeld vermits de toepassing van te hoge concentraties een negatieve invloed heeft op verouderings- en flexibiliteitseigenschappen. Vlamvertragers kunnen de 'blend' dispersie negatief beïnvloeden en moeten bovendien een chemisch stabiel gedrag vertonen in het gemodificeerde bitumen.

Bij het gebruik van halogeenverbindingen kunnen toxiciteitsproblemen optreden tijdens de fabricatie of bij het vlamlassen. In geval van vlamvertragers met een relatief lage thermische stabiliteit, zoals bvb. Al(OH)3, moet men ervoor zorgen dat het chemisch gebonden water niet reeds vrijgemaakt wordt bij de productie. Ook tijdens het vlamlassen kan dit al voorvallen.

Invloed op prestaties

Voor de bovenvermelde brandwerende systemen, geeft tabel 3 een overzicht van de invloed van het gekozen systeem op de prestaties van het membraan tijdens de ganse levensduur op het dak.

Systemen op basis van een combinatie van glasvlies/polyester hebben te maken met het nadeel dat glasvlies breekt wanneer de rek 2% overschrijdt, zoals weergegeven in figuur 1. Dit komt vaak voor op daken bij uitzettingsvoegen, niet stabiele ondergronden of omwille van het vriesweer. Dit kan de waterdichtheid van het systeem niet bedreigen, maar kan wel een probleem betekenen voor de brandwerendheid. Wanneer glasvlies barst, verliest het zijn functie als ononderbroken vuurbarrière en kunnen de vlammen zich via de barst naar onder toe uitbreiden. Bij het gebruik van waterabsorberende brandvertragers kan bij veroudering puistvorming worden vastgesteld die de waterdichtheid in het gedrang kan brengen. Indien er halogeenverbindingen als brandvertragers worden gebruikt, ontstaat een zeer toxische rookontwikkeling in geval van brand.

Ontwikkeling nieuw brandwerend systeem

Bij de ontwikkeling van haar nieuwe generatie brandwerende gemodificeerde bitumineuze dakdichtingsmembranen hield fabrikant ATAB een aantal belangrijke doelstellingen voor ogen:

met ruime marge voldoen aan de drie Europese normen voor vlamuitbreiding op het dak
een verbetering betekenen op het vlak van secundaire brand-effecten zoals rookdichtheid en toxische gassen, wat ondermeer een halogeenvrije uitvoering veronderstelt
het gebruik vermijden als brandwerend middel van een continu glasvlies als 2e inlage of in een composietdrager vermits men hiermee geen garantie kan geven op het behoud van de brandwerende eigenschappen op het dak in de praktijk
het gebruik van brandvertragers in de coating vermijden vermits deze een nadelige invloed kunnen hebben op de kwaliteit en levensduur van het mengsel en reeds bij plaatsing kunnen worden geactiveerd.

In het kader van wat hierboven beschreven staat, is het voor de hand liggend dat men bij de ontwikkeling van een nieuw brandwerend systeem zo veel mogelijk de bestaande inlage en de bestaande coating van het niet-brandwerend systeem dient te behouden. De bijzondere eigenschappen van het nieuwe ATAB-membraan 'Polygum prevENt' schuilen in de expandeerbare grafietkristallen die langs één kant van de wapening worden aangebracht, met uitzondering van de lasnaad om onnodige activering door de brander te vermijden. De toegepaste concentratie beslaat slechts 1% van het totale gewicht van de dakrol. Alle polyestertypes en -gewichten kunnen van het expandeerbaar grafiet worden voorzien zodat deze brandwerende technologie in alle Polygum toplagen kan worden aangeboden.

Expandeerbaar grafiet

Het expandeerbaar grafiet, van een natuurlijke grafiet-oorsprong, is uitermate milieuvriendelijk, onoplosbaar in water en werkt als brandvertrager door een endothermische verbrandingsreactie, maar vooral door de vorming van een hitte-isolerende laag na expansie. Het specifiek 'zwel-effect' schermt de vlam af en dus ook de hitte, stopt het afdruppen van de bitumencoating langs het membraan en onderdrukt de rook.

Zoals blijkt uit tabel 4, is het met dit nieuwe systeem mogelijk om, met een ruime marge, te voldoen aan de drie Europese ontwerpnormen.

Optimale veiligheid voor mens en milieu

Met behulp van de cone calorimeter kan men ook de secundaire brand-effecten meten, zoals de ontwikkeling van rook en toxische gassen, aan de hand van verschillende rook-parameters. Bij deze proefmethode wordt een klein testoppervlak van 100 mm x 100 mm blootgesteld aan een vooraf ingestelde stralingsintensiteit van bvb. 35 KW/m² en worden verschillende brandbaarheidskarakteristieken gemeten.

Gecontroleerde hittestraling

Hoe minder hitte-afgifte, hoe minder kans op een snelle vuuruitbreiding en dus meer tijd tot evacuatie. Het thermisch debiet of de graad van warmte-afgifte is dan ook een belangrijke factor voor een gegeven materiaal. De mate waarin een product warmte afgeeft bij brand, laat toe om het potentiële risico te bepalen dat het product betekent voor de verdere uitbreiding van het vuur. Het expandeerbaar grafiet blijkt een zeer efficiënte brandvertrager te zijn. Zoals blijkt uit figuur 4, is het effect al zichtbaar onmiddellijk na de ontsteking. Het maximaal thermisch debiet van het grafiet-systeem bedraagt slechts de helft vergeleken met een standaard polyesterdrager.

Lage rookdichtheid

Bij brand zijn vaak meer slachtoffers te betreuren door de daarbij gevormde rook dan alleen door het vuur. De evolutie van de rookdichtheid bij een brand is dan ook een belangrijke factor. Uit onderzoek met de cone calorimeter blijkt dat het expandeerbaar grafiet even goed presteert als rook-onderdrukker dan als brandvertrager.

Laag CO-gehalte en halogeenvrij

De meest frequent voorkomende schadelijke rookgascomponent is koolstofmonoxyde of CO. De nieuwe Polygum prevENt wordt gekenmerkt door een zeer laag CO-gehalte en is bovendien halogeenvrij. Bij een eventuele brand komen er dan ook geen schadelijke halogeenverbindingen en toxische rookgaselementen vrij, in tegenstelling tot wat wel het geval is bij de meeste kunststoffolies.

Besluit

Zoals hierboven blijkt, mag het toevoegen van brandwerende eigenschappen niet ten nadele gaan van de basisprestaties van het membraan of de productie- en plaatstingskarakteristieken. De verbetering op het vlak van de brandproefresultaten moet samengaan met een vermindering in rookdichtheid en toxische gassen.

Het systeem met een polyesterinlage voorzien van expandeerbaar grafiet is een stap vooruit in de ontwikkeling van een nieuwe generatie brandwerende systemen. Vermits de bestaande coating ongewijzigd blijft en er gebruik gemaakt wordt van een standaard polyesterdrager, blijven alle membraaneigenschappen behouden. De brandproefresultaten t.o.v. de drie Europese ontwerpnormen zijn uitstekend en tevens representatief voor de reële condities op het dak. Het expandeerbaar grafietsysteem werkt daarenboven als uitstekende rook-onderdrukker, is halogeen-vrij en stelt geen probleem op het vlak van emissie van toxische gassen.

Tabel 1
Systeem met glasvlies/polyester Systeem met aluminium/Polyester Systeem met brandvertragers in de coating Systeem met schutlaag

DIN test op gecacheerde polyurethaan of polystyreen. Helling 15^o. Maximale lengte van het brandend materiaal: 50 cm. 35 cm 22 cm Afhankelijk van type en % onbrandbaar

Nordtest op minerale wol. Helling 30^o. Maximale lengte van verbrand materiaal 55 cm 44 cm 43 cm Afhankelijk van type en % onbrandbaar

Franse test op minerale wol. Helling 15% T30/1 als maximale lengte van verbrandmateriaal niet meer bedraagt dan 210 cm na 30 minuten voldoet niet Voldoet niet Afhankelijk van type en % onbrandbaar

Gemiddelde waarden voor APP polyester 4 mm met leislag, éénlaags

Tabel 1
	Systeem met glasvlies/polyester	Systeem met aluminium/Polyester	Systeem met brandvertragers in de coating	Systeem met schutlaag
DIN test op gecacheerde polyurethaan of polystyreen. Helling 15^o. Maximale lengte van het brandend materiaal: 50 cm.	35 cm	22 cm	Afhankelijk van type en %	onbrandbaar
Nordtest op minerale wol. Helling 30^o. Maximale lengte van verbrand materiaal 55 cm	44 cm	43 cm	Afhankelijk van type en %	onbrandbaar
Franse test op minerale wol. Helling 15% T30/1 als maximale lengte van verbrandmateriaal niet meer bedraagt dan 210 cm na 30 minuten	voldoet niet	Voldoet niet	Afhankelijk van type en %	onbrandbaar
Gemiddelde waarden voor APP polyester 4 mm met leislag, éénlaags

Tabel 2
Systeem met Glasvlies/polyester Systeem met aluminium/polyester Systeem met brandvertragers in de coating Systeem met schutlaag

Mengproces en fabricatie Mogelijke delaminatie van het glasvlies/Polyester composiet tijdens verwerking Mengproces ingewikkelder. Mogelijke problemen i.v.m. thermische stabiliteit en toxiteit tijdens de verwerking

Plaatsing Rimpelvorming mogelijk ten gevolge van differentiële thermische bewegingen van de twee dragers In geval van vlamlassen mogelijke problemen met thermische stabiliteit en toxiteit Meer arbeidsintensiefen langere projectduur. In geval van grind of tegels hogere dakbelasting.

Economische aspecten Gemiddelde kost Gemiddelde kost Afhankelijk van het type en toegepaste % Dure oplossing zowel in nieuwbouw als in renovatie.

Tabel 3
Systeem met glasvlies/polyester Systeem met aluminium/Polyester Systeem met brandvertragers in de coating Systeem met schutlaag

mechanische eigenschappen Glasvlies kan zijn functie van vuurbarrière verliezen bij scheuren boven 2% rek

mechanische eigenschappen van de naad aanwezigheid van glasvlies in de naad leidt tot lagere waarden Normaal resultaat indien geen aluminiumfolie in de naad

veroudering Negatief effect mogelijk, afhankelijk van type en %. In geval van water-absorberende brandvertragers, is puistvorming mogelijk Bijkomende bescherming ook tegen UV

milieu-aspecten in Verschillende secundaire brandeffecten geval van brand (rook en afgifte van toxische gascomponenten) afhankelijk van het soort brandvertrager

Tabel 4
Systeem met glas/polyester Systeem met aluminium/polyester Systeem met expandeerbaar grafiet/polyester

DIN-test op gecacheerd polyurethaan of polystyreen. 35 cm 22 cm 10 cm

Nordtest op minerale wol. Helling 30^o. Maximale lengte van het verbrand materiaal: 55 cm. 44 cm 43 cm 32 cm

Franse test op minerale wol. Helling 15%. T30/1 als de maximale lengte van het verbrande materiaal niet meer bedraagt dan 210 cm na 30 min. Voldoet niet Voldoet niet Klasse T 30/1

Gemiddelde waarden voor APP polyester 4 mm, met leislag, éénlaags.

Tabel 2
	Systeem met Glasvlies/polyester	Systeem met aluminium/polyester	Systeem met brandvertragers in de coating	Systeem met schutlaag
Mengproces en fabricatie	Mogelijke delaminatie van het glasvlies/Polyester composiet tijdens verwerking		Mengproces ingewikkelder. Mogelijke problemen i.v.m. thermische stabiliteit en toxiteit tijdens de verwerking
Plaatsing	Rimpelvorming mogelijk ten gevolge van differentiële thermische bewegingen van de twee dragers		In geval van vlamlassen mogelijke problemen met thermische stabiliteit en toxiteit	Meer arbeidsintensiefen langere projectduur. In geval van grind of tegels hogere dakbelasting.
Economische aspecten	Gemiddelde kost	Gemiddelde kost	Afhankelijk van het type en toegepaste %	Dure oplossing zowel in nieuwbouw als in renovatie.

Tabel 3
	Systeem met glasvlies/polyester	Systeem met aluminium/Polyester	Systeem met brandvertragers in de coating	Systeem met schutlaag
mechanische eigenschappen	Glasvlies kan zijn functie van vuurbarrière verliezen bij scheuren boven 2% rek
mechanische eigenschappen van de naad	aanwezigheid van glasvlies in de naad leidt tot lagere waarden	Normaal resultaat indien geen aluminiumfolie in de naad
veroudering			Negatief effect mogelijk, afhankelijk van type en %. In geval van water-absorberende brandvertragers, is puistvorming mogelijk	Bijkomende bescherming ook tegen UV
milieu-aspecten in			Verschillende secundaire brandeffecten geval van brand (rook en afgifte van toxische gascomponenten) afhankelijk van het soort brandvertrager

Tabel 4
	Systeem met glas/polyester	Systeem met aluminium/polyester	Systeem met expandeerbaar grafiet/polyester
DIN-test op gecacheerd polyurethaan of polystyreen.	35 cm	22 cm	10 cm
Nordtest op minerale wol. Helling 30^o. Maximale lengte van het verbrand materiaal: 55 cm.	44 cm	43 cm	32 cm
Franse test op minerale wol. Helling 15%. T30/1 als de maximale lengte van het verbrande materiaal niet meer bedraagt dan 210 cm na 30 min.	Voldoet niet	Voldoet niet	Klasse T 30/1
Gemiddelde waarden voor APP polyester 4 mm, met leislag, éénlaags.

bewerking van een lezing gehouden door Ir. Marc Van Cleemput, Algemeen directeur ATAB NV, naar aanleiding van het 10e IWA congres dat doorging van 10 tot 12 juni 1998 te Kopenhagen

Kies hier:
Inhoudsopgave Roof Belgium 1998
Terug naar Roof Belgium