JPH0797239A - 防火性積層ガラス構造物及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 ５ないし３０℃で２４時間以上流動性の混合
物を形成し、４５℃以上に加熱すると２４時間以内に透
明なゲルに変化するような比率で、アルミニウム成分、
燐酸成分、アミン成分及び随意水を含んで成るゲルを含
有する積層ガラス構造物を提供する。例えば該アルミニ
ウム成分は水酸化アルミニウムであり、燐酸成分は正燐
酸であり及びアミン成分がアンモニア及び／又は第一及
び／又は第二モノ−及び／又はポリアミンとエポキシド
の付加生成物である。 【効果】 この積層ガラス構造物は優れた火災防護作用
を有する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は酸性燐酸塩のアミン塩を
基剤としたゲルを含有する積層ガラス構造物及びその製
造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術、及び発明が解決しようとする課題】積層
ガラス構造物中の中間層として通常水を含むゲルの使用
は既知である。アルカリ金属ケイ酸塩ゲル又は有機重合
体を基剤としたゲルが一般にこの目的に使用されてい
る。前者はアルカリ金属を含有するために火災の場合高
温におけるガラスの溶け出し（ｍｅｌｔ ｔｈｒｏｕｇ
ｈ）又は流れ出し（ｆｌｏｗ ａｗａｙ）を促進すると
いう欠点を有し、及び後者は水の蒸発後に燃焼して無防
備のガラスが残るという欠点を有している。

【０００３】

【課題を解決するための手段】本発明によれば５ないし
３０℃で２４時間以上流動性の混合物を形成し、４５℃
以上に加熱すると２４時間以内に透明なゲルに変わるよ
うな比率で、アルミニウム成分、燐成分、アミン成分及
び随意水を含んで成る防火性ゲルを含有することを特徴
とする火災防護作用を有する積層ガラス構造物が提供さ
れる。

【０００４】好適なアルミニウム成分は水酸化アルミニ
ウムであり、好適な燐成分は正燐酸であり、及び好適な
アミン成分はアンモニア及び第一及び／又は第二モノ−
及び／又はポリアミン、例えばエタノールアミンのエポ
キシドの付加生成物である。酸性燐酸塩のアミン塩を基
剤とする防火性ゲルは、アルミニウム化合物及び正燐酸
から酸性燐酸アルミニウムを製造し、これを２０ないし
８５重量％濃度に水溶液中で、アミノアルコールと、下
記の ―アルミニウム化合物１モル当たり２ないし４モルの正
燐酸及び ―濃度２０ないし８５重量％の水溶液中の酸性燐酸アル
ミニウム１００ｇ当たり０.５ないし１.５モルのアミノ
アルコール 比率を保持しながら反応させることによって製造され
る。

【０００５】好適にはアルミニウム化合物１モル当たり
２.５ないし３モルの正燐酸、及び酸性燐酸アルミニウ
ム１００ｇ当たり０.９ないし１.３モルのアミノアルコ
ールが使用される。

【０００６】もし例えば出発物質としてアルミニウムト
リス−燐酸塩の濃度２０重量％の水溶液が使用されるな
らば、例えば燐酸塩固形分１００重量部当たり４５ない
し６５重量部、好適には５０ないし６０重量部のエタノ
ールアミンが使用できる。もし例えば出発物質としてア
ルミニウムトリス−燐酸塩の濃度８０重量％の水溶液が
使用されるならば、例えば燐酸塩固形分１００重量部当
たり３０ないし７０重量部、好適には４５ないし６５重
量部のエタノールアミンが使用できる。例示したアルミ
ニウムトリス−燐酸塩の溶液の他の濃度及び使用される
エタノールアミンの好適な量は、上記の部分的なデータ
の数値を直線的に内挿することにより決定することがで
きる。

【０００７】防火性ゲルのアミノアルコール成分として
はとりわけアンモニア及び第一及び／又は第二、脂肪
族、芳香族及び／又は芳香脂肪族（ａｒａｌｉｐｈａｔ
ｉｃ）モノ−及び／又はポリアミンへのエポキシド、好
適にはエチレンオキシド及び／又はプロピレンオキシド
の付加生成物が挙げられる。好適な付加生成物はアルキ
ル残基当たり１ないし２０Ｃ原子を有するモノ−及び／
又はジアルキルアミンとの付加生成物であり、好適には
メチルアミン、エチルアミン、プロピルアミン、ブチル
アミン、オレイルアミン、アニリン及びポリアルキレン
−ポリアミンとのエチレンオキシド及び／又はプロピレ
ンオキシドの付加生成物である。エタノールアミン、特
にモノ−エタノールアミンが好適である。

【０００８】上記の方法によれば、５ないし３０℃で２
４時間以上流動性であり、４５℃以上の温度に加熱する
と２４時間以内に一般にもはや流動しない、明るく透明
な、高粘性のゲル状に変化する防火性ゲルが提供され
る。

【０００９】本発明においては、上記のような防火性ゲ
ルを火災に対する予防的防護の目的で使用する。

【００１０】ゲル化の前に、必要に応じて防火性ゲルに
更に物質を添加することができる。この目的に適う物質
の例は：例えば粉末、フレーク、（中空）ビーズ又は顆
粒状の充填剤であり、これらは例えばガラス、黒鉛、発
泡した及び／又は発泡性の黒鉛、カーボン粒子、カーボ
ン繊維、鉱物繊維、雲母、他のケイ酸塩、二酸化チタ
ン、パーライト、ひる石、アスベスト、ケイ酸、石英、
アルミノケイ酸塩（ａｌｕｍｏｓｉｌｉｃａｔｅ）及び
／又はホウケイ酸塩（ｂｏｒｏｓｉｌｉｃａｔｅ）であ
ることができる。着色剤、光安定剤、遊離基捕捉剤、電
磁波スペクトルの濾光又は暗色化効果を達成する特定の
吸収性を有する物質、金属粉、金属繊維又は金属箔、セ
ルロース、殿粉、砂糖、ポリオール、ホトクロミズム形
成剤、成核剤（火炎に暴露された場合発泡を開始し及び
均一化するための）殺生物剤及び／又は芳香物質も対象
となる。こうした他の物質は本発明による防火性ゲル中
に合計、例えば０ないし６０重量％の量が存在可能であ
る。

【００１１】防火性ゲルは随意機械的補強のために更に
例えば極めて種々の材料から成る不織布、網目、格子、
針金、繊維及び／又は繊維ストランドを含むことができ
る。

【００１２】本発明の積層ガラス構造物は、好ましくは
単層又は多層積層ガラス構造物である。これらはゲル化
する前の流動可能な状態でガラス板の間に防火性ゲルを
導入し、次いで４５℃以上で加熱処理してゲル化するこ
とによって製造される。ゲル化前に防火性ゲルを用いて
相互に結合されるガラス板を被覆し、そしてゲル化の前
又は後に、必要に応じて乾燥により濃縮すると共に相互
に結合して単層又は多層積層ガラス構造物を形成する方
法を取ることもできる。

【００１３】ガラスの積層板の他の製造方法は、燐酸ア
ルミニウム及びアミノアルコールの反応生成物をかなり
又は完全に無水化し、それらを熱可塑的加工方法により
必要に応じて支持体フィルムを用いてフィルム状とし、
それをこの状態でガラス板に適用し、次いでこれらを一
緒に結合して積層構造物を形成することを含んで成る。

【００１４】こうした積層ガラス構造物の製造のための
ガラスはフロートガラス、窓ガラス、針金補強ガラス、
耐火性ガラス、石英ガラス、プラスチックガラス及び／
又はガラスセラミックである。

【００１５】本発明による積層ガラス材料は、例えばガ
ラス／ゲル層／ガラス／ゲル層／ガラスの構成を有す
る、即ちいわゆる３−枚（ｐａｎｅ）積層物であること
ができる。必要に応じ材料は４−枚積層であることもで
きる。各種のガラス及び／又はゲル層の厚さ及び材料特
性は変えることができ、例えば厚さは０.０５ないし２
５ｍｍに亙って、好適には０.１ないし１０ｍｍに亙っ
て変えることができる。本発明による中間層のゲル特性
は、損傷の際に積層ガラス構造物が漏れ出ることがない
という一事によっても有利であるといえる。その卓越し
たゲル特性によって、中間層はもはや流動可能ではなく
なる。

【００１６】燐酸アルミニウム及びアミノアルコールの
量が上記の好適な範囲内にある量的比率で用いられれ
ば、本発明による積層ガラス構造物の中間層はもはや流
動可能ではなくなり、特に卓越したゲル特性を有する。

【００１７】中間層材料の水分含量は自由に選択するこ
とができ、構造的な状況及び予想される熱への暴露に依
存して選択することができる。本発明によって使用され
る酸性燐酸塩のアミン塩の、例えば濃度４０ないし１０
０重量％、好適には濃度５０ないし８５重量％の配合物
が用いられる。

【００１８】アミノアルコール以外に、アルカリ金属又
はアルカリ土類金属も燐酸アルミニウムとの反応に使用
できる。しかし好適にはこうした添加物を加えないか、
又は例えば１０重量％以下といった少量の添加物が用い
られる。

【００１９】本発明による水を含む中間層を有する積層
ガラス構造物が火炎に暴露されると、火炎側のガラス板
には亀裂が入る。亀裂の箇所から蒸気が噴出して積層ガ
ラス構造物を冷却する。同時にこうした亀裂は中間層材
料中に含まれる固体により閉塞され、そのため材料は殆
ど失われない。火炎に暴露される過程の間に、ガラス板
の間の中間層材料は失透し、及び火炎側のガラス板上に
中間層材料の熱分解による層が形成されて、輻射熱の通
過を減退させる。中間層材料は更に火炎の区域で泡沸を
開始し、熱線の通過及び他の輻射線の通過の双方に対し
て絶縁を提供する鉱物質の泡を形成する。形成された泡
沸発泡体は中間層の区域に見られるかもしれない材料の
逸出分を更に絶縁するように充填し、そのため一種の自
己補修性（ｓｅｌｆ−ｈｅａｌｉｎｇ）効果を発揮す
る。長期間火炎に暴露された後には分解生成物中に含ま
れる炭素が燃焼し、熱を反射し、輻射線を火炎空間に弾
き返す耐熱性の鉱物質層が火炎側に形成される。

【００２０】火炎への暴露に際して進行する全体のこれ
らの過程によって、本発明による中間層を備えた合わせ
ガラスを用いれば、二枚積層ガラスの場合、既にして良
好な耐火的性質が得られるが、特に三枚又は四枚積層ガ
ラスの場合極めて良好な耐火性が得られる。例えば３−
５ｍｍの中間層を有する三枚積層窓ガラスを用いれば、
ドイツ工業規格ＤＩＮ ４１０２によるＦ３０の等級の
耐火性等級を達成することができる。

【００２１】こうした積層合わせガラスは、例えば３０
℃以下の温度で流動可能な形状にある防火性ゲルの先駆
体を製造し、必要に応じてこれを濾過及び／又は脱気
し、次いで予め加工された積層ガラスのガラス板の間に
泡立ちしないように注加し、流動可能な先駆体を例えば
５０ないし１２０℃、好適には６０ないし９０℃でゲル
化させることにより製造される。収縮が見られる場合は
ゲル形成剤を注ぎ足すことにより補償することができ
る。最後に注入孔を例えばパテ組成物を用いて封鎖する
ことができる。

【００２２】ガラス板上に防火性ゲルを平らな層状に注
加し、随意乾燥し、ゲル化が起こる前又は後に、こうし
て被覆されたガラス板を積層するか、又は随意プラスチ
ック、例えばポリメチルメタクリレート、ポリ塩化ビニ
ル、ポリカーボネート、セルロースエステル、芳香族ポ
リエステル又はポリウレタンの板を互いに積層し、又は
プラスチック層上にガラス板を積層し、その際随意積層
物を０ないし１２０℃、好適には１５ないし８０℃でプ
レスして合わせガラスを製造することもできる。プラス
チック板も使用する場合は、それらを積層物の内側に配
置することが有利である。

【００２３】流動可能な先駆体と呼ぶことができるゲル
形成剤は、できるだけ透明で所与の濃度を有する燐酸ア
ルミニウムの溶液を、例えば撹拌釜、静止(static)ミキ
サー、又は多成分ポリウレタン化学の分野で周知のよう
な連続的に作動する混合ヘッド中に連続的に又はバッチ
方式で供給し、そこで特定のアミノアルコールと混合す
ることにより好適に製造することができる。

【００２４】反応成分は好適には室温で用いられる。混
合の際、混合により起こる反応が終結すると、発生する
反応熱により加温されている通常透明な生成物の溶液が
得られる。好適にはこれを直ちに４５℃以下、好適には
３５℃以下の温度に冷却し、これを例えば６０分間以
下、好適には２０分間以下の期間保持する。こうして得
られた溶液は５ないし３０℃で２４時間以上に亙り流動
可能である。それらは随意添加成分と混合し、及び／又
はこの状態で貯蔵し、その後利用することが可能であ
る。

【００２５】ゲル形成剤又はゲルが無水状態又は極めて
無水状態に近ければ、それらは例えば９０ないし１７０
℃、好適には１１０ないし１５０℃の間の温度で熱可塑
性物としてフィルム又は成形体まで加工することがで
き、次いで積層ガラス中間層として使用することができ
る。

【００２６】本発明は下記に実施例を挙げて更に説明さ
れる。実施例中の部及び％は特に断らない限り重量を基
準としたものである。

【００２７】

【実施例】

実施例１ ａ） 燐酸塩溶液の製造 市販されている水酸化アルミニウム（４６８部）を脱塩
水（２４５部）及び濃度８５％の正燐酸（２０７５部）
の混合物中に分散させた。分散物を撹拌しながら、３０
分間後に透明な溶液が生成するまで１３０℃（加熱浴の
温度）に加熱した。この固形分含量は８０％であった。
随意脱塩水でもっと低い濃度に希釈することができる。

【００２８】ｂ） ゲル形成剤の製造 濃度５０％に調整された燐酸塩溶液（（ａ）により得ら
れた）１００部を２２℃の撹拌容器中で２７.８部のエ
タノールアミンと共に激しく混合した。７０℃に加熱す
ると透明な溶液が生じた。これを水で冷却することによ
って１８分間かけて２２℃に冷却した。ｐＨ値６の、２
２℃で４８時間以上易流動性である透明な生成物の溶液
が得られた。

【００２９】ｃ） ゲルの製造 ゲル形成剤（（ｂ）により得られた）の１００部の溶液
を２２℃に加温し、予め組み立てられた窓ガラスの３枚
合わせ積層ガラスの中間の空隙に泡立たないようにして
導入した。ゲル形成剤で充填される中間空隙は４.５ｍ
ｍの内のりを有していた。充填された積層ガラス構造物
を次いで７０℃に設定された加熱棚中で１５時間熱処理
した。次いで積層物を棚から取り出し、徐冷した。積層
物は明るく透明で、中間層はゲル化していた、即ち、も
はや流動性がなかった。

【００３０】ｄ） 耐火試験 ｃ）に従って得られた３枚合わせ積層物を５０×５０ｃ
ｍの大きさとして、ＤＩＮ ４１０２に従って操作され
る小型の火炎炉の試験区域中に入れ、標準温度曲線（Ｓ
ＴＣ）に従って昇温させた。火炎の反対側に面する積層
物の外側表面の出発温度を３４℃として、３１分後には
ＩＲ温度測定装置を用いる無接触測定により１６０℃の
温度が測定された。１３０分後には温度は４６５℃であ
った。火炎の反対側に面するガラス板は破砕せず、積層
物は視覚的に密着しており、空隙の閉鎖性は保持された
いた。積層構造物を分解した後、火炎側の表面は白色の
セラミック状物質に変化していることが認められた。

【００３１】実施例２ 実施例１ａ）に従って得られた濃度２０％の燐酸塩溶液
１００部を１２部のエタノールアミンと共に激しく混合
した。得られる透明な溶液を１８℃に冷却した。それは
４０時間の間易流動性であった。溶液を１５％のガラス
箔と混合し、及び真空中で脱気した後、直径２.５ｃｍ
のガラス製円筒中に導入し、次いで空気循環棚中で１２
時間加熱処理した。この操作の間に、円筒中の材料はゲ
ル状に固化し、逆さまに反転してももはや流出しなかっ
た。

【００３２】実施例３ 実施例１ａ）に従って得られた濃度８０％の燐酸塩溶液
１００部を４３部のエタノールアミンと共に激しく混合
した。得られる透明な溶液を２０℃に冷却した。それは
４０時間の間易流動性であった。この溶液を直径２.５
ｃｍのガラス製円筒中に導入し、次いで空気循環棚中で
１２時間７５℃に加熱処理した。この操作の間に、円筒
中の材料はゲル状に固化し、もはや流動しなかった。

【００３３】実施例４ 実施例１ａ）に従って得られた濃度５０％の燐酸塩溶液
１００部を２４部のジエタノールアミンと激しく混合し
た。透明な流動性の液状溶液を２０℃に冷却した。４０
時間以上に亙って流動性のままであった。加熱処理（１
５時間、８０℃）によりもはや流動しない軟質の透明な
ゲルに変化した。

【００３４】実施例５ 窓ガラス板を実施例３に従って得られ、流動性であった
エタノールアミンとの反応生成物を用いて３ｍｍの厚さ
まで被覆し、空気循環棚中で８０℃で一定重量となるま
で加熱処理した。その後殆ど無水状態の、流動性を失っ
た透明な被覆が得られた。次いでこのガラス板を第二の
３ｍｍの厚さの耐火ガラス板［ジュラン（Ｄｕｒａｎ）
(登録商標)］と組み合わせて、被覆層が中間層として存
在するように二枚積層物を形成した。

【００３５】実施例１ｄ）による耐火試験において、こ
の構造物の場合１２０分間に亙って空間の閉鎖が持続
し、そして８分後、火炎側に配置された窓ガラス板の合
わせガラス構造物は乳濁し、ガラス板を通る火炎の輻射
の通過が抑制された。

【００３６】実施例６ 濃度８５％の正燐酸４１５０部を４９０部の水及び９３
６部の水酸化アルミニウムと共に還流下で１時間撹拌し
た。３モルの正燐酸及び１モルの水酸化アルミニウムの
塩の透明な溶液が形成された。溶液は室温で易流動性で
あった。

【００３７】冷却装置を備えたステンレス鋼釜中に上記
の濃度８０％の溶液５０００部を室温で導入した。徹底
的に撹拌し及び室温に冷却しながら、反応温度が８０℃
に維持できるような速度で２４００部のエタノールアミ
ンを添加した。次いで生成した透明な溶液を１５分間か
けて３５℃に冷却し、最終的に室温に冷却した。易流動
性であり、室温で５０時間後にもなお流動可能である透
明な溶液が得られた。このようにして製造された濃度８
５％の溶液を四等分した。一つの区分は希釈せずにお
き、他の区分溶液は夫々２５、５０及び７５％に希釈し
た。これらの四種の溶液を容量７５ｍｌの幅の広い試験
管に入れ、試験管をアルミニウム箔で封をして８０℃に
予熱された加熱棚中に１２時間放置した。この操作の
間、総ての溶液は流動可能な状態から８０℃でも安定な
ゲル状態に変化した。濃度の濃いゲルは明るく透明であ
り、濃度２５％の溶液の場合だけが極めて僅か濁ったゲ
ルを生じた。

【００３８】実施例７ ５０×５０ｃｍの寸法を有し、ガラス板の間隔が３.５
ｍｍである三枚合わせ積層物中の第一の中間層に、実施
例６に記載された濃度７５％溶液を注入し、濃度５０％
の溶液を第二の中間層に注入した。次いで積層物を７０
℃に１２時間加熱すると、その間に中間層はゲル化し
た。

【００３９】濃度５０％のゲルを火炎側に取り付けた実
施例１ｄ）による加熱炉試験において、耐火等級Ｆ３０
（ＤＩＮ ４１０２による）が達成された。

【００４０】本発明の主なる特徴及び態様は以下の通り
である。

【００４１】１．５ないし３０℃で２４時間以上流動性
の混合物を形成し、４５℃以上に加熱すると２４時間以
内に透明なゲルに変化するような比率で，アルミニウム
成分、燐酸成分及びアミン成分を含んで成る防火性ゲル
含有することを特徴とする火災防護作用を有する積層ガ
ラス構造物。

【００４２】２．ゲルが更に水を含んで成る、上記１に
記載の積層ガラス構造物。

【００４３】３．ゲル中のアルミニウム成分が水酸化ア
ルミニウムであり、燐酸成分が正燐酸でありアミン成分
がアンモニア及び／又は第一及び／又は第二モノ−及び
／又はポリアミンとエポキシドの付加生成物である、上
記１に記載の積層ガラス構造物。

【００４４】４．上記１に記載の防火性ゲルの先駆体を
３０℃以下の温度で流動可能の形態として製造し、次い
で泡立たないようにして予め加工された積層ガラスの板
の間に注入し、流動可能な先駆体を５０ないし１２０℃
でゲル化させることを特徴とする積層ガラス板の製造方
法。

【００４５】５．上記１に記載の防火性ゲルの先駆体を
３０℃以下の温度で流動可能の形態として製造し、次い
でガラス板上に平坦な層状に注加し、及びこうして被覆
された板を組み合わせて積層物を製造する、積層ガラス
板の製造方法。

【００４６】６．該積層物が０ないし１２０℃でプレス
される、上記５に記載の方法。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０９Ｋ 21/10 (72)発明者 ブルフ・フオン・ボーニン ドイツ連邦共和国デー5068オーデンター ル・ドロステ−ヒユルスホフ−シユトラー セ９ (72)発明者 ウルリヒ・フオン・ギツイキ ドイツ連邦共和国デー5090レーフエルクー ゼン３・ビームバツハアレー24 (72)発明者 ローラン・ルルー ドイツ連邦共和国デー55271シユタデツケ ン−エルスハイム・シユピーベルクシユト ラーセ49アー (72)発明者 トーマス・エム・カルシユテイ ドイツ連邦共和国デー55257ブデンハイ ム・フリードリヒ−エベルト−シユトラー セ23 (72)発明者 ユルゲン・テユルク ドイツ連邦共和国デー55288シヨルンスハ イム・ヘレンベークシユトラーセ２

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ５ないし３０℃で２４時間以上流動性の
   混合物を形成し、４５℃以上に加熱すると２４時間以内
   に透明なゲルに変化するような比率で、アルミニウム成
   分、燐酸成分及びアミン成分を含んで成る防火性ゲルを
   含有することを特徴とする火災防護作用を有する積層ガ
   ラス構造物。
2. 【請求項２】 請求項１の防火性ゲルの先駆体を３０℃
   以下の温度で流動可能の形態として製造し、次いで泡立
   たないようにして予め過去された積層ガラス板の間に注
   入し、流動可能な先駆体を５０ないし１２０℃でゲル化
   させることを特徴とする積層ガラス板の製造方法。