Schaumseminar Teil 2 – Das Schaummittel ABC

Nach dem wir Euch im ersten Teil des Schaumseminars für Anwender von Dr. Sthamer die Umweltaspekte beim Einsatz von Löschschaum aufgezeigt haben möchten wir nun in diesem Teil das Schaummittel selbst betrachten.

Erzeugung von Löschschaum

Zur Erzeugung von Löschschaum wird in einem ersten Schritt eine Schaummittellösung hergestellt. Diese entsteht durch das Zumischen eines Schaummittels über eine Dosiereinrichtung in den Löschwasserstrom. In einem zweiten Schritt wird die entstandene Schaummittellösung durch Zugabe von Luft verschäumt. Abhängig von den Luftanteilen kann der entstandene Schaum in drei Kategorien eingeteilt werden: Ein schwerer „nasser“ Schaum ergibt sich durch geringe Luftanteile. Bei hohen Luftanteilen entsteht ein mittelschwerer „feuchter“ Schaum oder bei sehr hohen Luftanteilen ein leichter „trockener“ Schaum.

Aus den Komponenten Löschwasser, Schaummittel und Luft ist das Schaummittel der Parameter, über den sich die meisten Eigenschaften des Schaums beeinflussen lassen. Im Allgemeinen ist Schaummittel ein Löschmittelzusatz, dass dem herkömmlichen Löschwasser zugesetzt wird, um dessen Löscheigenschaften zu verbessern. Betrachtet man nun mal die Produktportfolios der Schaummittelhersteller dann lässt sich erkennen, dass es eine große Anzahl von verschiedenen Schaummitteln gibt.

Die verschiedensten Schaummittel

Um ein Verständnis für die verschiedensten Schaummittel zu entwickeln, können diese in einem ersten Schritt in Schaummittel auf natürlicher Basis oder synthetischer Basis eingeteilt werden. Bei den Schaummitteln auf natürlicher Basis handelt es sich um Proteinschaummittel, die aus natürlichen Eiweißprodukten wie Hornmehl oder Haaren hergestellt werden. Diese sind allerdings kaum noch bei Feuerwehren zu finden. Wenn Sie vorgehalten werden, dann eher bei Werkfeuerwehren oder in stationären Löschanlagen, deren Umstellung große Investitionssummen erfordern würden. Schaummittel auf synthetischer Basis sind heutzutage die gängigsten Schaummittel bei den Feuerwehren. Sie werden aus waschaktiven Substanzen (Tenside) hergestellt, die denen von Waschmitteln entsprechen.

Beide Kategorien, Schaummittel auf natürlicher oder synthetischer Basis, lassen sich nochmals unterteilen in filmbildende und nicht filmbildende Schaummittel. Filmbildende Schaummittel, auch bekannt unter der Bezeichnung AFFF – Aqueous Film Forming Foam (wasserfilmbildender Schaum), enthalten oberflächenaktive poly- und perfluorierte Chemikalien (PFC). Diese bilden auf der Oberfläche einer brennbaren Flüssigkeit einen dünnen Wasser- oder Polymerfilm und verhindern somit die Emulsion von Brennstoff in den Löschschaum. Durch diesen Film wird die Löschwirkung des Schaums erhöht und gleichzeitig ein Rückzünden der brennbaren Flüssigkeit verhindert.

Filmbildende Schaummittel

Die beiden folgenden Videos zeigen die Eigenschaften und das Verhalten von filmbildenden Schaummitteln

Das erste Video zeigt die Wasserfilmbildung bei unpolaren (nicht mit Wasser mischbare) brennbaren Flüssigkeiten. Diese wären beispielsweise Mineralölprodukte wie Diesel, Benzin, Kunststoffe und Reifen. Durch das Vorauseilen des Wasserfilms werden auch die Fließeigenschaften des Schaums verbessert. Ebenso schützt der Film auch schon an Stellen, an denen der Schaum die brennbare Flüssigkeit noch nicht vollständig abgedeckt hat oder die Schaumdecke aufgerissen ist. Bei unpolaren brennbaren Flüssigkeiten kann die Schaummittellösung auch unverschäumt aufgebracht werden.

Das zweite Video zeigt die Polymerfilmbildung bei polaren (mit Wasser mischbare) brennbaren Flüssigkeiten. Diese wären beispielsweise Alkohole, Ketone und Ester. Der Polymerfilm ist eine isolierende Schutzschicht zwischen dem schaumzerstörenden Alkohol und der darüber liegenden Schaumdecke. Nur ein stabiler zusammenhängender Polymerfilm schützt den Löschschaum vor der schaumzerstörenden Flüssigkeit. Deshalb sollte eine möglichst sanfte Schaumaufgabe erfolgen.

Nicht filmbildende Schaummittel

In der Kategorie der synthetischen Schaumittel gibt es neben den filmbildenden Schaummittel auch die nicht filmbildenden Schaummitteln. Diese Schaummittel sind in der Regel Mehrbereichsschaummittel und somit für die Erzeugung von Schwer-, Mittel- und Leichtschaum geeignet. Der Großteil der Mehrbereichsschaummittel kann zur Brandbekämpfung von unpolaren brennbaren Flüssigkeiten und Feststoffen eingesetzt werden.

Des Weiteren gibt es sogenannte Klasse-A-Schaummittel (engl. Class-A-Foam) die auch zu den Mehrbereichsschaummitteln gezählt werden. Diese Klasse-A-Schaummittel sind, wie der Name schon verrät, speziell für die Brandbekämpfung von Klasse-A-Bränden angepasst. Diese verfügen beispielsweise über eine optimierte Haftwirkung, die zu einer schnelleren und verbesserten Kühlung des Brandgutes führt. Anders als der Name es vermuten lässt, sind viele der Klasse-A-Schaummittel auch für die Brandbekämpfung von unpolaren Flüssigkeiten geeignet und zugelassen.

Eine bedeutende Eigenschaft von Schaummitteln ist die Alkoholbeständigkeit. Der Einsatz von nicht alkoholbeständigen Schaummitteln auf Alkoholen ist keineswegs zu empfehlen, da die schaumzerstörende Wirkung von Alkoholen nicht durch einen massiven Schaumeinsatz kompensiert werden kann. Aus diesem Grund gibt es in jeder der zuvor beschriebenen Kategorien Schaummittel, die alkoholbeständig sind.

Konzentration von Schaummitteln

An dieser Stelle noch ein kleiner Exkurs zu den Konzentrationen von Schaummitteln. Ein aktueller Trend im Bereich der Schaummittel ist die Steigerung der Konzentration und die damit einhergehende Senkung der Zumischraten. Während man vor einigen Jahren noch Zumischraten zwischen 3% und 6% gängig waren, erfreuen sich immer mehr Feuerwehren an 1%-Schaummitteln oder an noch konzentrierteren Schaummitteln.

Aber weshalb ist das so? Ein Schaumkonzept beruht auf einem definierten Schadensfall, für den errechnet wurde, wie viel Schaummittel notwendig ist um diesem bekämpfen zu können. Ersetzt man nun ein vielleicht vorhandenes 3%-Schaummittel durch ein 1%-Schaummittel, so muss weniger Schaummittel vorgehalten werden, um besagten Schadensfall bekämpfen zu können. Somit kann vielleicht auch der Schaummitteltransport von beispielsweise einem Abrollbehälter mit sechs IBC-Tanks auf einen Gerätewagen-Logistik mit zwei IBC-Tanks reduziert werden. Oder man füllt die sechs IBC-Tanks mit 1%-Schaummittel und kann somit einen größeren Brand bekämpfen. Besonders interessant wird die Frage bei der Verlastung auf Löschfahrzeugen: Diese laufen ohnehin schon häufig an ihren Gewichtsreserven. Kann man nun die mitgeführte Schaummittelmenge durch ein konzentrierteres Schaummittel reduzieren, ergeben sich wieder Gewichtsreserven.

Netzwasser

Den meisten wird aus Kindheitstagen noch bekannt sein, dass wenn man ein Glas mit Wasser füllt, dieses sogar mehr als randvoll gemacht werden kann. Dies hängt mit der Oberflächenspannung des Wassers zusammen. Gibt man nun einen kleinen Tropfen Spülmittel in das Wasser, reduziert man damit die Oberflächenspannung des Wassers und das Glas läuft über. Diese Eigenschaft kann sich die Feuerwehr bei der Bekämpfung von Bränden der Klasse A zu Nutze machen. Fügt man dem Löschwasser ein Schaummittel hinzu, wird die Oberflächenspannung des Löschwassers reduziert. Durch das Herabsetzen der Oberflächenspannung läuft ein Wassertropfen nicht mehr über die Brandgutoberfläche hinweg, sondern setzt sich in deren Unebenheiten. Dies wird häufig mit einem verbesserten Eindringen des Löschwassers in das Brandgut bezeichnet.

Das folgende Video zeigt das Eindringverhalten von Wasser und Netzwasser. Links im Bild ein Wassertropfen, dem rote Farbe hinzugegeben wurde um das Ergebnis besser erkennen zu können und rechts ein Netzwassertropfen in blau.

Zur Herstellung von Netzmittel eigenen sich Mehrbereichsschaummittel oder reine Netzmittel, die extra für die Verwendung als Netzwasserzusatz konzipiert wurden. Als Faustformel zur Erzeugung von Netzwasser wird dem Löschwasser ein Zehntel der Nennzumischrate des Schaum- oder Netzmittels zugemischt. Für ein 1%-Schaummittel beispielsweise ergibt sich eine Zumischrate für Netzwasser von 0,1%.

Durch das oberflächenentspannte Netzwasser wird ein höherer Wärmebindungsgrad als bei reinem Wasser erreicht, da die entspannte Wasseroberfläche mehr Kontakt zur Brandgutoberfläche hat. Dadurch wird eine schnellere Abkühlung des Brandraums erreicht. Gleichzeitig findet eine rasche Reduzierung der Ausgasung von Brandgasen statt und das Rückzündungsrisiko wird gesenkt. Darüber hinaus ergeben sich indirekte Vorteile durch den Einsatz von Netzwasser: Die mit Netzwasser benetzten Flächen sind gut zu erkennen, da das Netzwasser leicht angeschäumt ist. Dadurch kann sich eine schnellere und nachhaltige Brandbekämpfung durchführen lassen. Ein weiterer Vorteil ist die Reduzierung des Löschwasserverbrauchs und die damit einhergehende Minderung von Wasserschäden. Durch das Senken des Rückzündrisikos und die verbesserte Wärmebindung kann auch eine Verkürzung der Einsatzzeit möglich sein.

Die bisher beschriebenen Eigenschaften von Netzwasser machen dieses insbesondere für die Vegetationsbrandbekämpfung interessant. Das folgende Video zeigt den Einsatz von Netzwasser durch ein Team von @FIRE in Portugal aus dem Jahr 2013:

Im nächsten Artikel werden wir euch das Thema Ausbildung rund um den Schaumeinsatz vorstellen. Dabei werden wir auf ein dreistufiges Ausbildungskonzept eingehen und verschiedene Hinweise für die Praxis geben.

Über den Autor

Martin Bicking ist passionierter Feuerwehrmann. Mit zehn Jahren trat er in die Jugendfeuerwehr ein und ist seit 2006 in der Einsatzabteilung der Freiwilligen Feuerwehr Siershahn aktiv. Seminare und Veranstaltungen rund um das Thema Feuerwehr haben für Martin einen hohen Stellenwert. Durch feuerwehrleben.de möchte er den Erfahrungsaustausch unter Feuerwehrleuten fördern und ihnen die Möglichkeit bieten, ihr Feuerwehrwissen zu erweitern