Voraussetzung »Brennbarer Stoff«
2.1 Allgemeine Grundlagen
Als erste Bedingung, die für den Verbrennungsvorgang notwendig ist, sollen die »Brennbaren Stoffe« beleuchtet werden. Unter brennbaren Stoffen versteht man alle gasförmigen Stoffe sowie feste und flüssige Stoffe in ihren unterschiedlichen Erscheinungsformen wie Dämpfe, Stäube und Nebel, die beim Vorhandensein von Sauerstoff und einer ausreichenden Zündenergie brennen. Betrachtet man das Einsatzgeschehen der Feuerwehr, so könnte man die brennbaren Stoffe in folgende drei Gruppen einteilen.
1. Brennbare Stoffe, die Kohlenstoff enthalten. Diese Gruppe macht wohl knapp 100 % der Brandeinsätze der Feuerwehr aus. Handelt es sich doch hierbei um Stoffe wie Holz, Heu, Stroh, Papier und Kunststoffe, die fast immer in irgendeiner Form an Bränden beteiligt sind und welche die typische Rußbildung beim Verbrennen hervorrufen. Weitere Vertreter dieser Gruppe sind Kraftstoffe, Mineralöle, Stadt- und Erdgas, Propan oder Acetylen.
2. Metalle wie Eisen, Magnesium oder Aluminium, die vor allem in zerkleinerten Formen als Granulat, Späne oder Pulver leicht zum Brennen gebracht werden können.
3. Bleiben noch Stoffe wie Schwefel, Phosphor, einige Alkali- und Erdalkalimetalle wie Natrium oder Calcium sowie deren Legierungen übrig, die im Brandeinsatz eine eher untergeordnete Rolle spielen.
Es gibt weitere Unterscheidungsmerkmale wie chemische Zusammensetzung, Temperaturklassen (Einteilung brennbarer Stoffe nach deren Zündtemperatur), Brennbarkeitsgruppen (leicht-, normal- und schwerbrennbare Stoffe) oder die Gefahrklassen bei brennbaren Flüssigkeiten bzw. Explosionsgruppen bei brennbaren Gasen, die zu einer Klassifizierung der brennbaren Stoffe herangezogen werden können. Letztendlich hat sich die Gruppeneinteilung nach gleichartigem Brandverhalten bewährt – die Einteilung in sogenannten Brandklassen.
2.2 Brandklassen
Definition der Brandklasse A nach DIN EN 2: Brände fester Stoffe, hauptsächlich organischer Natur, die normalerweise unter Glutbildung verbrennen.
Hauptbestandteil organisch aufgebauter Materie ist das Element Kohlenstoff in Kombination mit Wasserstoff (die sogenannten Kohlenwasserstoffverbindungen) sowie Sauerstoff, Stickstoff, Schwefel und/oder Phosphor. Organische Stoffe sind entweder natürlichen Ursprungs und entstammen dem Pflanzenwachstum oder es handelt sich um synthetisch hergestellte Stoffe wie eine Vielzahl von Kunststoffen. Da Kunststoffe in der Regel aus Erdölderivaten hergestellt werden, sind sie im weitesten Sinne auch organische Stoffe, die vom Pflanzenwachstum herrühren.
Typisch für Stoffe der Brandklasse A ist das Verbrennen mit Flammenerscheinung und Glutbildung. Erhitzt man einen brennbaren festen Stoff, so treten zunächst leichtflüchtige, später auch schwerer flüchtige Gase, die Pyrolysegase aus, die für die Flammenbildung verantwortlich sind. Die Glutbildung wird dann durch den nichtflüchtigen festen Kohlenstoffanteil hervorgerufen. Ein weiteres typisches Merkmal beim Verbrennen von Stoffen der Brandklasse A ist die Rußbildung und die damit einhergehende Brandparallelerscheinung Rauch.
Während bei der vollständigen Verbrennung einer reinen Kohlenwasserstoffverbindung nur die unsichtbaren Verbrennungsprodukte Kohlenstoffdioxid und Wasser gebildet werden, entstehen bei einem Brandereignis, das die Feuerwehr normalerweise in Form eines Schadenfeuers auf den Plan ruft, zusätzlich noch das giftige Kohlenstoffmonoxid, weitere Schwelgase, Aerosole und sichtbarer Rauch. Die schwarzen Ruß- und Holzkohleteile sowie Flugasche, der weiße Wasserdampf und die gelbgrün bis braun gefärbten Schwelgase bestimmen die Farbe des Rauches. Neben der Farbe können das Rauchvolumen, die Rauchdichte und die Geschwindigkeit bzw. der Druck, mit der Rauch aus einer Öffnung gedrückt wird, wichtige Hinweise auf das Brandereignis geben und damit Rückschlüsse auf die Entwicklung des Brandes gezogen werden – man kann quasi »aus dem Rauch lesen«. Welche Gefahren im Feuerwehreinsatz von Pyrolysegasen ausgehen und welche Hinweise der Brandrauch auf den Verbrennungsvorgang gibt, wird im Kapitel 6 »Brandverläufe am Beispiel eines Zimmerbrandes« näher beschrieben.
Bild 2: Feste brennbare Stoffe verbrennen mit Flammenerscheinung und Glutbildung sowie Rußbildung
Eine besondere Gefahr geht von brennbaren festen Stoffen aus, die in feinstverteilter Form vorliegen, den Stäuben. Zu nennen sind hier die klassischen organischen Stäube aus Holz oder Kohle sowie den daraus abgeleiteten Nahrungsmittelstäuben aus Mehl und Zucker. Es sind aber auch Stäube von Schwefel, Hartgummi, Erzen, Kunststoffen, Arzneimitteln oder Farbstoffen anzuführen. In der Luft bilden diese Stäube explosionsfähige Atmosphären, die sich ähnlich wie Dampf- oder Gas-Luft-Gemische verhalten und unterschiedliche Abbrandverhalten aufweisen. Die für die Feuerwehr relevanten Kennzahlen bzw. Begrifflichkeiten im großen Umfeld des Begriffs der Explosion sind im Kapitel 5 »Voraussetzung Mengenverhältnis« näher erläutert.
Bild 3: Der Rauchaustritt bei einem Schadfeuer lässt Rückschlüsse auf das Brandgeschehen zu.
Definition der Brandklasse B nach DIN EN 2: Brände von flüssigen oder flüssig werdenden Stoffen.
Eigentlich ist diese Definition nicht ganz richtig, denn es brennen nicht die Flüssigkeiten selbst, sondern die sich aus der Flüssigkeit heraus entwickelnden Dämpfe. Ein Faktum, das beim Löschen von brennbaren Flüssigkeiten eine wichtige Rolle spielt (siehe Kapitel 8 »Löschmittel«). Je nachdem, um welche Flüssigkeit es sich handelt, entwickeln sich abhängig von Umgebungstemperatur und Umgebungsdruck mehr oder weniger zündfähige Dämpfe. Ein typisches Merkmal für Stoffe der Brandklasse B ist, dass sie nur unter Flammenerscheinung brennen. Je nach Unvollständigkeit der Verbrennung ist aber auch hier eine Rußbildung die Regel, vor allem wenn es sich um größere (längere) Kohlenwasserstoffverbindungen handelt. Die komplexen Kohlenwasserstoffverbindungen Benzin oder Diesel verbrennen mit einer deutlichen Ruß- und Rauchentwicklung, ebenso Wachs. Brennspiritus bzw. Ethanol oder Methanol hingegen rauchen fast überhaupt nicht.
Bild 4: Brennbare Flüssigkeiten verbrennen normalerweise nur unter Flammenerscheinung, bei unvollständigen Verbrennungen tritt auch eine Rußbildung auf. (Quelle: Roy Bergdoll)
Eine differenzierte Einteilung brennbarer Flüssigkeiten erfolgt in der Regel nach deren Flammpunkt (wie der Flammpunkt definiert ist, ist im Folgenden angeführt). Bis 2003 erfolgte die Einteilung nach der »Verordnung über brennbare Flüssigkeiten« (VbF). Unterschieden wurde dabei zwischen nicht wasserlöslichen (unpolaren) brennbaren Flüssigkeiten (Gefahrklasse A) und bei 15 °C wasserlöslichen (polaren) brennbaren Flüssigkeiten mit einem Flammpunkt unter 21 °C (Gefahrklasse B). Die Gefahrklasse A war, abhängig von den Flammpunkten, nochmals in die drei Untergruppen AI bis AIII unterteilt.
Derzeit erfolgt die Klassifizierung nach europäischem Gefahrstoffrecht wie folgt:
