Verpackungsmaterial als Brandlast: Was Kartonagen, Folien und Schaumstoffe wirklich einbringen

Warum Verpackungslager als erhöht brandgefährdet gelten

Die Einstufung ist im Arbeitsschutzrecht eindeutig geregelt und wird trotzdem regelmäßig übersehen. Die Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A2.2 führt in ihrer Tabelle 4 unter der Rubrik Verkauf, Handel und Lagerung ausdrücklich Lagerbereiche für Verpackungsmaterial als Beispiel für Arbeitsstätten mit erhöhter Brandgefährdung auf, neben Altpapierlagern, Baumwoll-, Holz- und Schaumstofflagern sowie Lagern mit sonstigem brennbaren Material. Auch die Kartonagenherstellung erscheint dort unter der Rubrik Industrie.

Aus dieser Einstufung folgen unmittelbar zusätzliche Maßnahmen über die Grundausstattung hinaus. Die wichtigste betrifft die Erreichbarkeit von Löschmitteln: In Bereichen mit erhöhter Brandgefährdung soll die Feuerlöscheinrichtung in der Regel innerhalb von fünf Metern, höchstens jedoch zehn Metern tatsächlicher Laufweglänge erreichbar sein. Das ist die halbe bis ein Viertel der sonst üblichen Distanz von 20 Metern und bedeutet in einem Verpackungslager eine deutlich höhere Gerätedichte.

Der Grund für die strenge Einstufung liegt in der Kombination dreier Eigenschaften. Verpackungsmaterial hat eine große spezifische Oberfläche, ist locker geschichtet und damit gut durchlüftet, und es steht meist unverpackt und ungeschützt im Raum. Entflammbarkeit und Abbrandgeschwindigkeit sind umso größer, je feiner verteilt und besser durchlüftet das Material ist. Ein Stapel loser Kartonzuschnitte brennt deshalb deutlich schneller an als dieselbe Masse als kompakter Rollenballen.

Quelle: ASR A2.2 Punkt 6.1 Tabelle 4 und Punkt 6.2; DGUV Information 205-001 zu besonderen Brandlasten. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Wie Brandlast berechnet wird

Die Brandlast beschreibt die Wärmemenge, die bei vollständiger Verbrennung aller brennbaren Stoffe eines Bereichs frei wird, bezogen auf dessen Grundfläche. Angegeben wird sie in Megajoule je Quadratmeter. Die Rechnung ist unspektakulär: Masse des brennbaren Materials multipliziert mit dessen Heizwert, geteilt durch die betrachtete Fläche.

Im deutschen Industriebau erfolgt die Ermittlung nach DIN 18230, auf die die Muster-Industriebaurichtlinie Bezug nimmt. Sie erlaubt eine risikogerechte Bewertung, aus der sich zulässige Brandabschnittsflächen und erforderliche Feuerwiderstandsdauern ableiten. Für die betriebliche Praxis ist entscheidend, dass die Brandlast keine feste Gebäudeeigenschaft ist, sondern sich mit dem Sortiment ändert. Wer das Verpackungskonzept umstellt, verändert die Brandlast des Lagers, ohne dass am Gebäude irgendetwas verändert wurde.

Zur Brandlast eines Lagers zählt dabei nicht nur das Produkt. Zu berücksichtigen sind die Ware selbst, die Primär- und Sekundärverpackung, die Transportverpackung einschließlich Stretch- oder Schrumpffolie sowie das Ladehilfsmittel, also Palette oder Behälter. Diese vier Bestandteile werden im Brandfall zu einer Einheit, und genau so bewerten sie auch die Sprinklerregelwerke.

Quelle: DIN 18230 in Verbindung mit der Muster-Industriebaurichtlinie; Berechnungsprinzip Brandlast = Masse × Heizwert / Fläche. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Heizwerte im direkten Vergleich

Die folgenden Werte stammen aus der Tabelle „Heizwerte Hu diverser Stoffe und Waren“ der Brandschutzerläuterung der Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, die ihrerseits unter anderem auf die Rechenwerte der DIN 18230-3 zurückgreift. Sie eignen sich als Orientierung für eine überschlägige Bewertung des eigenen Sortiments.

Die Spannweite reicht von 13,4 bis 45,4 Megajoule je Kilogramm, also über den Faktor 3,4. Zum Einordnen: Benzin liegt bei 43,5 Megajoule je Kilogramm. Eine Rolle Stretchfolie hat damit denselben spezifischen Energieinhalt wie Benzin, und Polypropylen liegt sogar darüber. Diese Zahl überrascht in Verpackungsabteilungen regelmäßig und ist das stärkste Argument, das Thema überhaupt auf die Tagesordnung zu setzen.

Der praktische Effekt hängt allerdings von der Masse ab. Stretchfolie wird sehr dünn aufgetragen, sodass ihr Massenanteil an einer Palette gering bleibt. Ein Vorratsbestand von zweihundert Rollen à 15 Kilogramm im Packbereich bringt jedoch bereits rund 133.500 Megajoule ein, und das auf wenigen Quadratmetern Stellfläche.

Quelle: VKF-Brandschutzerläuterung 115-03d, Anhang D „Heizwerte Hu diverser Stoffe und Waren“, Rechenwerte u. a. nach DIN 18230-3; Rechenbeispiel der Redaktion. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Leerpaletten: die am meisten unterschätzte Position

Für die Holzpalette gibt die Tabelle einen Wert von 369,6 Megajoule je Stück an. Diese Zahl wirkt zunächst harmlos, entfaltet ihre Wirkung aber durch die Stapelung.

Ein Stapel von zwanzig Europaletten steht auf einer Grundfläche von knapp einem Quadratmeter und erreicht eine Höhe von etwa 2,9 Metern. Die Brandlast dieses einen Stapels beträgt rund 7.400 Megajoule je Quadratmeter. Zum Vergleich: Ein normal genutztes Büro liegt bei etwa 700 Megajoule je Quadratmeter, also beim Zehntel. Ein Leerpalettenblock aus zehn solchen Stapeln in einer Hallenecke entspricht damit einer Brandlast, die in der Bemessungssystematik ganz oben angesiedelt ist.

Hinzu kommt das Abbrandverhalten. Gestapelte Paletten bilden durch die Klötze und Deckbretter zahlreiche vertikale Kanäle, die wie ein Kamin wirken. Ein Palettenstapel entwickelt deshalb sehr schnell eine hohe Wärmefreisetzungsrate und kann eine Sprinkleranlage lokal überfordern, obwohl die Halle im Übrigen unauffällig belegt ist.

Die praktische Konsequenz ist einfach und kostet nichts: Leerpaletten gehören ins Freie oder in einen abgetrennten Bereich, nicht in die Regalgasse und nicht in die Halle. Wo eine Außenlagerung erfolgt, sind Abstände zur Außenwand einzuhalten, deren Maß von der Baustoffklasse der Wand abhängt. Zur Standsicherheit hat sich ein Schlankheitsverhältnis von höchstens 6:1 zwischen Stapelhöhe und Schmalseite der Grundfläche bewährt. Sachversicherer begrenzen die Stapelhöhe in Gebäuden häufig zusätzlich vertraglich, verbreitet auf etwa 2,5 Meter.

Quelle: Heizwert Holzpalette 369,60 MJ/Stück nach VKF-Brandschutzerläuterung 115-03d, Anhang D; Vergleichswert Büro 700 MJ/m² nach Anhang C; Rechenbeispiel der Redaktion. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Typische Brandlasten von Verpackungs- und Logistikbereichen

Aussagekräftiger als Einzelheizwerte sind erhobene Werte aus realen Betrieben. Die folgende Auswahl stammt aus einer Erhebung, bei der Brandbelastungen in 95 Industrie- und Gewerbebetrieben aufgenommen und ausgewertet wurden. Die Spalte Lager bezieht die Wärmemenge auf die gesamte Brandabschnittsfläche, die Spalte netto auf die tatsächliche Stellfläche.

Bemerkenswert ist der Sprung zwischen den beiden Spalten beim Rollenpapierlager, von 3.700 auf 14.700 Megajoule je Quadratmeter. Er entsteht dadurch, dass die Ware auf der reinen Stellfläche extrem dicht steht, während Fahr- und Gehwege den Mittelwert über den Brandabschnitt senken. Wer eine bestehende Halle nachverdichtet und Gangbreiten reduziert, erhöht damit die effektive Brandlast, ohne eine einzige zusätzliche Palette einzulagern.

Quelle: VKF-Brandschutzerläuterung „Bewertung Brandabschnittsgrössen“, Anhang C, Tabelle „Brandlasten und Faktoren für verschiedene Nutzungen“, Erhebung der ETH Zürich in 95 Betrieben. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Rauch und Abbrandverhalten: der zweite Unterschied

Neben der Energiemenge bewerten Brandrisikoverfahren zwei weitere Materialeigenschaften: die Brennbarkeit im Sinne von Entzündbarkeit und Abbrandgeschwindigkeit sowie die Qualmgefahr als Maß für die Rauchentwicklung. Für Kartonagen und Papier wird die Qualmgefahr in der genannten Systematik mit dem neutralen Faktor 1,0 bewertet, für Folien und Kunststoffverpackungen dagegen mit 1,1 und damit erhöht.

Der Unterschied ist im Ereignisfall gravierend. Papier und Karton verbrennen unter Glutbildung und geben Wasserdampf, Kohlendioxid und Kohlenmonoxid ab. Thermoplastische Kunststoffe schmelzen, tropfen brennend ab und bilden am Boden eine Lache, die sich wie ein Flüssigkeitsbrand verhält. Der Brand breitet sich damit nicht nur nach oben, sondern auch in der Fläche aus, und er erreicht Bereiche unterhalb des ursprünglichen Brandherds. Gleichzeitig entsteht dichter, dunkler Rauch, der die Sicht für Selbstrettung und Löschangriff innerhalb von Sekunden auf null reduziert.

Hinzu kommt ein Punkt, der bei der Beschaffung selten bedacht wird: Kartonagen sind aus Kostengründen in aller Regel nicht mit Flammschutzmitteln behandelt, und Etiketten, Beschichtungen und Versiegelungen können die Rauchentwicklung und die Freisetzung toxischer Brandgase zusätzlich begünstigen. Ein bedruckter, kaschierter Verkaufskarton verhält sich im Brand anders als brauner Wellkarton.

Quelle: Qualmgefahr-Faktoren nach VKF-Brandschutzerläuterung 115-03d, Abschnitt 6.1; Hinweise zu unbehandelten Kartonagen nach Fachdarstellungen der Lagerlogistik. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Wenn die Verpackung die Sprinkleranlage überfordert

Der folgenschwerste Effekt einer Verpackungsumstellung betrifft die Löschtechnik. Kartonage und Papier brennen gut, lassen sich mit Sprinklern aber vergleichsweise zuverlässig beherrschen, weil Wasser in das Material eindringt und es durchfeuchtet. Bei Kunststoffen verhält es sich anders: Sie entwickeln sehr hohe Temperaturen, verflüssigen sich, und das Wasser perlt an der Oberfläche ab, statt zu kühlen.

Daraus folgt eine Konsequenz, die in der Intralogistik unter Kostengesichtspunkten oft übersehen wird. Werden in einer Halle statt Kartonagen plötzlich Kunststoffbehälter oder kunststoffdominierte Verpackungen gelagert, kann die vorhandene Sprinkleranlage rechnerisch nicht mehr ausreichen. Erforderlich wird dann ein Upgrade der Löschtechnik, etwa eine Sprinklerung innerhalb der Regalebenen, was mit erheblichem Aufwand und Betriebsunterbrechung verbunden ist.

Die Umstellung von Einwegkarton auf Mehrwegbehälter aus Kunststoff ist unter Nachhaltigkeits- und Kostengesichtspunkten häufig sinnvoll und wird deshalb zunehmend umgesetzt. Sie ist aber keine reine Beschaffungsentscheidung. Vor der Umstellung gehört die Frage an den Sprinklerplaner und den Sachversicherer, ob die Einstufung des Lagerguts weiterhin trägt. Welche Rolle die Lagerkonfiguration und der Ladungsträger dabei spielen, behandelt der Beitrag zum Brandschutz im Regallager.

Quelle: Bewertung des Löschverhaltens von Kartonage gegenüber Kunststoffverpackungen nach Fachdarstellungen der Lagerlogistik; Anforderungen an Ladungsträger nach FM Global DS 8-9 und DS 8-34 sowie VdS CEA 4001 Abschnitt K.7. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Maßnahmen, die ohne Investition wirken

Bestand begrenzen. Die wirksamste Maßnahme ist banal: weniger Material vorhalten. Verpackungsvorräte wachsen still, weil Mindestbestellmengen und Rabattstaffeln dazu einladen. Ein Bestand, der statt für zwölf Wochen nur für vier Wochen reicht, senkt die Brandlast des Packbereichs um zwei Drittel.

Trennen statt mischen. Verpackungsmaterial gehört nicht in den Produktions- oder Kommissionierbereich, sondern in einen eigenen, möglichst abgetrennten Lagerabschnitt. Damit bleibt der Bereich mit erhöhten Brandschutzanforderungen klein und die übrige Halle in einer günstigeren Einstufung.

Ordnung als Brandschutzmaßnahme. Zuschnittreste, Folienabfälle und beschädigte Kartonagen sind Brandlast in ihrer entzündlichsten Form: fein verteilt und gut durchlüftet. Geschlossene Sammelbehälter aus Metall, tägliche Leerung und ein fester Abholrhythmus wirken hier stärker als jede technische Maßnahme.

Abstände einhalten. Verpackungsmaterial wird gern an der Wand gestapelt, oft direkt unter Leuchten, Heizregistern oder Elektroverteilungen. Diese Kombination aus Zündquelle und leicht entzündlicher Brandlast ist eine der häufigsten Ursachen in dieser Nutzungsart. Ebenso wichtig ist der Freiraum unterhalb der Sprinklerebene, dessen Maß sich aus dem geprüften Konzept ergibt.

Ladezonen heraushalten. Ladegeräte für Flurförderzeuge, Akkuwerkzeuge und Handscanner haben im Verpackungslager nichts verloren. Zu den Anforderungen an Ladebereiche siehe den Beitrag zu Akkuladeschränken nach DGUV und VDMA 24994.

Löschmittel richtig wählen und verteilen. In einem Verpackungslager herrscht die Brandklasse A vor. Wasserlöscher mit Salzzusatz sind hier leistungsstark und hinterlassen die geringsten Folgeschäden. Wegen der erhöhten Brandgefährdung gilt die verkürzte Laufweglänge. Die Ermittlung der erforderlichen Gerätezahl erläutert der Beitrag zu den Löschmitteleinheiten nach ASR A2.2.

Quelle: ASR A2.2 Punkt 6.2; DGUV Information 205-001, Abschnitt zu organisatorischen Maßnahmen. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Materialauswahl und Substitution

Wo die Verpackungsspezifikation Spielraum lässt, ist die Materialwahl ein direkter Hebel auf die Brandlast. Drei Ansätze sind praktikabel.

Der Ersatz von Kunststoffpolstern durch Papierpolster senkt den Heizwert des Polstermaterials von rund 38 bis 40 auf etwa 16,5 Megajoule je Kilogramm, also um mehr als die Hälfte. Papierpolstersysteme sind inzwischen in Leistung und Handhabung konkurrenzfähig und werden ohnehin aus Recyclinggründen zunehmend eingesetzt.

Die Reduktion der Folienstärke oder der Umstieg auf vorgedehnte Stretchfolie senkt den Materialeinsatz je Palette teilweise deutlich, ohne die Ladungssicherung zu verschlechtern. Weniger Masse bedeutet unmittelbar weniger Brandlast und geringere Rauchentwicklung.

Bei Kunststoffbauteilen lohnt der Blick auf die Materialsorte. PVC liegt mit 18 Megajoule je Kilogramm deutlich unter Polyethylen und Polypropylen mit rund 44 bis 45. Diese Abwägung ist allerdings nicht eindimensional, weil PVC im Brandfall Chlorwasserstoff freisetzt und damit korrosive Brandfolgeschäden verursacht. Wer Elektronik oder Metallteile im selben Brandabschnitt lagert, kauft sich mit der niedrigeren Brandlast unter Umständen ein Korrosionsproblem ein.

Für Bauteile mit Anforderungen an das Brandverhalten kommt die Klassifizierung nach DIN EN 13501-1 beziehungsweise der älteren DIN 4102-1 ins Spiel. Schwer entflammbare Ausführungen sind für Verpackungsmaterial im Massengeschäft meist unwirtschaftlich, für ortsfeste Einbauten wie Trennwände, Verkleidungen und Behälter in Sonderbereichen aber eine sinnvolle Option.

Quelle: Heizwerte nach VKF-Brandschutzerläuterung 115-03d, Anhang D; DIN EN 13501-1 und DIN 4102-1 zur Klassifizierung des Brandverhaltens. Vollständige Fundstellen im Quellenverzeichnis am Ende des Beitrags.

Quellen und weiterführende Regelwerke

• Vereinigung Kantonaler Feuerversicherungen, Brandschutzerläuterung „Bewertung Brandabschnittsgrössen“ 115-03d, mit Anhang C „Brandlasten und Faktoren für verschiedene Nutzungen“ (Erhebung der ETH Zürich in 95 Betrieben) und Anhang D „Heizwerte Hu diverser Stoffe und Waren“, unter anderem nach DIN 18230-3: services.vkg.ch/rest/public/georg/bs/publikation/documents/BSPUB-1394520214-1854.pdf
• Technische Regel für Arbeitsstätten ASR A2.2, Punkt 6 mit Tabelle 4, die Lagerbereiche für Verpackungsmaterial als Bereiche mit erhöhter Brandgefährdung nennt, sowie Punkt 6.2 mit der Laufweglänge von 5 bis 10 Metern: vorschriften.bgn-branchenwissen.de/daten/tr/asr_a2_2/6.htm
• BITO-Lagertechnik, „Bestimmungen für Sprinkleranlagen und Lagereinrichtung“ mit Anforderungen an Kunststoff-Ladungsträger und den maßgeblichen Regelwerken FM Global DS 8-9 und DS 8-34 sowie VdS CEA 4001 Abschnitt K.7: bito.com/de-de/detail/bestimmungen-fuer-sprinkleranlagen-und-lagereinrichtung
• DGUV Information 205-001 „Betrieblicher Brandschutz in der Praxis“ mit Hinweisen zu besonderen Brandlasten wie Papier, Pappe, Zellstoff, Holz und Kunststoffen: publikationen.dguv.de/regelwerk/dguv-informationen/324/betrieblicher-brandschutz-in-der-praxis

Ohne Verlinkung herangezogen wurden DIN 18230 „Baulicher Brandschutz im Industriebau“ einschließlich Teil 3 mit den Rechenwerten, die Muster-Industriebaurichtlinie, DIN EN 13501-1 und DIN 4102-1 zur Klassifizierung des Brandverhaltens von Baustoffen sowie DIN EN 15635 zur Regalinspektion. Die Heizwerte und Brandlastwerte stammen aus einer schweizerischen Zusammenstellung, die sich auf deutschsprachige Fachliteratur und DIN 18230-3 stützt. Sie eignen sich als Orientierung für die überschlägige Bewertung. Verbindlich für ein konkretes Objekt sind ausschließlich die Ermittlung nach DIN 18230, das geprüfte Brandschutzkonzept und die Vorgaben des Sachversicherers.