Normalerweise dauert es zehn bis zwölf Jahre, ehe eine verfahrenstechnische Neuentwicklung realisiert ist. Dank der Kooperation einer Forschungseinrichtung mit einem Industriepartner istes hier gelungen, ein Brandschutzglas innert vier Jahren vom Labor in die Praxis zu überführen.
Das Fraunhofer-Institut für Umwelt-, Sicherheits- und Energietechnik Umsicht und der Tür- und Torhersteller Hörmann haben eine Brandschutzverglasung entwickelt, die selbst extremer Hitze widersteht. Doch was unterscheidet die Innovation von herkömmlichen Produkten? „Das Hydrogel kommt ohne krebserzeugendes Acrylamid aus und lässt sich toxikologisch unbedenklich verarbeiten“, erläutert Dr. Holger Wack von der Abteilung Produktentwicklung am Fraunhofer-Institut Umsicht. Weitere Pluspunkte seien der schlankere Produktionsprozess, eine höhere Automatisierungsrate, die Reproduzierbarkeit auf ganzer Linie sowie die gestiegene Ressourceneffizienz. So fallen bei der Produktion des Glases nur 20 Kilogramm Prozessabfälle pro Tag an – statt wie bisher 150 bis 160 Kilogramm. Das entspreche einem Rückgang der Abfallmenge um etwa 85 Prozent.
Bricht ein Feuer aus, widersteht die neue Verglasung den Flammen und der Hitze bei Temperaturen von mehr als 1.000 Grad Celsius. Dabei betragen die geforderten Standzeiten bis zu 120 Minuten. „Die Verglasung besteht aus zwei parallel zueinander angeordnete Glasscheiben, bei denen der dazwischen befindliche Raum mit dem Hydrogel-Interlayer gefüllt ist“, sagt Thomas Baus, Werksleitung bei Hörmann Glastechnik, zum Aufbau. Bei einem Brand zerspringe die dem Feuer zugewandte Seite der Verglasung und gebe so das Brandschutzgel frei.
Interlayer fungiert als Schutzschild
„Kommt das Hydrogel in Kontakt mit Hitze, verdampft das enthaltene Wasser und kühlt dadurch ab – gleichzeitig entsteht eine Salzschicht, die als Barriere dient und dämmende Eigenschaften aufweist“, ergänzt Wack.
Anhand ihrer Datenbasis machten die Forscher zunächst ein Screening und untersuchten, welche Gele sich für eine derartige Brandschutzverglasung eigneten. Nach etwa 60 Fehlversuchen testeten sie aus Vollständigkeitsgründen eine Basiskomponente, die theoretisch nicht hätte funktionieren können. „Sie tut es aber doch“, bekennt der Forscher, will sich aber nicht genauer in die Karten schauen lassen. „Nur so viel sei verraten: Die entscheidende Rolle spielt hier eine chemische Wechselwirkung der einzelnen Komponenten in einer wässerigen Lösung.“
Glasfertigung startete Mitte 2018
Bereits die erste Brandprüfung, welche die Forscher nach nur kurzer Entwicklungszeit vornahmen, verlief vielversprechend: Im ersten Versuch erreichte das Material ihren Angaben zufolge eine 30-minütige Performance. Es folgte der Scale-up vom Laborglas in einer Demonstrationsanlage am Fraunhofer-Institut Umsicht in Oberhausen. „Wir haben die Idee innert vier Jahren in die Praxis überführt – für eine komplette verfahrenstechnische Entwicklung eine sehr kurze Zeit“, sagt Wack. „Üblicherweise dauert das zehn bis zwölf Jahre.“
Auf der Basis der erfolgreichen Entwicklung entschied sich das Familienunternehmen Hörmann im Jahr 2016 zur Unternehmensausgründung der Hörmann Glastechnik und errichtete ein neues Werk im saarländischen Nohfelden. Mitte 2018 fiel dann der Startschuss für die Produktion. Über die Anwendungsgebiete des Brandschutzglases Vitrafire sagt Werksleiter Baus: „Die Scheiben werden in Abhängigkeit der geforderten Brandschutzklasse in Flucht- und Rettungswegen eingesetzt – vorwiegend in öffentlich und/oder industriell genutzten Gebäuden.“ Die Technologie sei in einer Vielzahl von Gebäuden wie dem Global Tower Frankfurt im Einsatz. Eine belastbare Aussage zur Nachfrage in der aktuell andauernden Corona-Situation sei nicht möglich. Mit seinem Brandschutzglas hat das Entwicklerteam den dritten Platz beim Innovationspreis der European Association for Research and Technology Organisation (EARTO) in der Kategorie Impact Delivered gewonnen. Die internationale Vereinigung zeichnet mit dem Preis Produkte und Dienstleistungen mit hohem sozialem oder wirtschaftlichem Nutzen für die EU aus. Die Preisverleihung fand – diesmal nur virtuell – am 28. Oktober 2020 bereits zum zwölften Mal statt.