JPH09208246A

JPH09208246A - 防火ガラス

Info

Publication number: JPH09208246A
Application number: JP8223459A
Authority: JP
Inventors: Katsuharu Okuda; 克治奥田; Masaaki Yonekura; 正明米倉
Original assignee: Central Glass Co Ltd
Current assignee: Central Glass Co Ltd
Priority date: 1995-10-16
Filing date: 1996-08-26
Publication date: 1997-08-12

Abstract

(57)【要約】【課題】従来技術においては、ガラス板を軟化点付近
まで加熱し、さらに厳しいエアーブラスティングその他
の急冷手段を採用して過度の強化を強いることにより、
ガラス板に波、うねり、歪等の欠陥が生じ、透視窓用ガ
ラス板としての基本的性能が損なわれる。【解決手段】ソーダ石灰系ガラス板を徐冷点以上に加
熱し、急冷により強化する熱強化処理によるところの防
火ガラスであって、前記熱強化に際してガラス板の粘度
が10⁹ ポイズに相当する温度、またはそれ以下に加熱
し、エアーブラスティングにより急冷することにより、
ガラス板の表面圧縮応力が1700〜2400Kg／cm ² の範囲と
なるべく調製した防火ガラス。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は建築物などの扉、窓
等の開口部に適用されるガラス板であって、火災に遭遇
したときに火炎を遮断し、かつ透視性を維持して消火活
動を妨げることがなく、いわゆる乙種防火戸として適用
し得る防火ガラスに関する。

【０００２】

【従来の技術】火災に遭遇したときに、火炎が貫通して
延焼するのを抑制する開口部用ガラス板においては、昭
和44年建設省告示第2999号に規定する防火戸加熱試験方
法により特定時間加熱し、平成２年建設省告示第1125号
に規定する遮炎性能、遮煙性能、構造安定性能を満足す
る必要がある。かかるガラス板、すなわち甲種あるいは
乙種防火戸として好適に採用し得るガラス板については
従来各種の提案が為されている。

【０００３】例えば熱膨張率が低く軟化点の高いボロシ
リケート系ガラスや含リチウム珪酸系ガラス、あるいは
透明結晶化ガラスを提唱した例があるが、きわめて特殊
な組成であり、高温下における高度の製造技術を必要と
し、コストも高価であり、広く普及するうえでは難があ
る。

【０００４】また水性ゲルを一対のガラス板で挟着した
複層ガラスタイプの防火ガラスも提唱されており、火災
による加熱に際しては水性ゲルの発泡による熱絶縁によ
り、火炎の進出を防止することができるとされている。
これは前記熱絶縁作用により被加熱側の過熱を防ぐとい
う点において優れたものであるが、その製造に際して複
雑な工程、高度の技術を要し、コストも多大となるこ
と、全体厚みが厚く、大サイズとすると重量が増大し取
扱施工も容易でないこと、前記加熱に際しての水性ゲル
の発泡により透視性を損なって消火活動に支障を来すこ
と等の理由により広く採用され難い。

【０００５】これら公知技術の課題を解消すべく特公昭
58−52929 号には、ソーダ石灰系ガラス板を全面にわた
ってほぼ均一に熱強化処理せしめたもので、その表面圧
縮応力が26Kg／mm² 以上とした防火窓ガラス板が開示さ
れている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし上記開示例は、
ガラス板を軟化点付近まで加熱し、さらに厳しいエアー
ブラスティングその他の急冷手段を採用して過度の強化
を強いることにより、ガラス板に波、うねり、歪等の欠
陥が生じ、透視窓用ガラス板としての基本的機能が損な
われる。

【０００７】本発明は上記課題を解消し、強化が比較的
容易で所望の防火性能を有し、かつ上気歪等の欠陥が生
ずることのない防火ガラスを提供するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、ソーダ石灰系
ガラス板を徐冷点以上に加熱し、急冷により強化する熱
強化処理によるところの防火ガラスであって、前記熱強
化に際してガラス板の粘度が10⁹ポイズに相当する温
度、またはそれ以下に加熱し、エアーブラスティングに
より急冷することにより、ガラス板の表面圧縮応力が17
00〜2400Kg／cm² の範囲となるべく調製した防火ガラ
ス、前記防火ガラスにおけるガラス板がフロート法，ま
たは機械的研磨法によるところの磨きガラス板であるこ
と、前記フロート法、または機械的研磨法によるところ
の磨き板ガラスの組成が、 SiO₂ 68 〜 71 wt％、 Al₂O₃ 1.6〜 3 wt％、 CaO 8.5〜 11 wt％、 MgO 2 〜 4 wt％、 Na₂O 12.5〜 16 wt％、 K₂O 0.9〜 3 wt％、以上の和が97wt％以上であり、かつSiO₂＋Al₂O₃ 70 〜
73 wt％、 CaO ＋MgO 12 〜 15 wt％、Na20＋K20
13.5〜 17 wt％、からなること、さらにガラス板を、熱
強化処理に先立って端縁部全周にわたり研磨仕上げした
こと、前記ガラス板端縁における研磨仕上げ部の最大粗
さを20μm 以下としたこと、加えてガラス板の両面に熱
線反射性物質を被膜したこと、からなる。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明において、ガラス素板は通
常のソーダ石灰系ガラスが使用でき、その製法はフロー
ト法、引揚げ法、機械的研磨法その他公知の製造、製板
手段が採用できる。

【００１０】好ましくは、表面欠陥や歪の少ない平滑面
を有するフロート法板ガラス、更に好ましくは機械的研
磨法により板両面を同時研磨し、反りや波、板厚変動等
を抑制した磨き板ガラスを採用するのが望ましい。

【００１１】なお、通常のクリアーなソーダ石灰系ガラ
スは組成範囲が特定されているわけではないが、大略以
下の範囲、すなわち、SiO₂ 70wt％オーダー、
Al₂O₃ ０〜２wt％前後、CaO ＋MgO 10〜20wt％
(通常MgO は４wt％前後含まれる) 、Na₂0＋K₂0 10〜
20wt％ (通常Na₂Oは13wt％以下程度含まれる) 、その他
若干量のFe₂O₃ 、TiO₂、SO₃ 等を含む。

【００１２】これに対し本出願人は特に熱強化容易なガ
ラスとして、上記成分組成に対し組成範囲を限定したい
わゆる易強化ガラス組成物を提唱しており（特願昭61−
87196 号）、該組成物を採用すれば溶融成形性、耐候性
等も優れるので好都合である。なお、成分組成は以下の
範囲、すなわち、 SiO₂ 68 〜 71 wt％、 Al₂O₃ 1.6〜 3 wt％、 CaO 8.5〜 11 wt％、 MgO 2 〜 4 wt％、 Na₂O 12.5〜 16 wt％、 K₂O 0.9〜 3 wt％、以上の和が97wt％以上であり、かつSiO₂＋Al₂O₃ 70 〜
73 wt％、 CaO ＋MgO 12 〜 15 wt％、Na₂0＋K₂0
13.5〜 17 wt％、からなる。

【００１３】ガラス板は無色透明ガラスが好ましいが、
これに限らずブルー、グレー、グリーン、ブロンズ等の
着色透明ガラス板であってもよい。

【００１４】ガラス板のサイズは特定するものではな
く、熱強化処理手段の処理可能なサイズの範囲において
各種サイズのものが採用でき、通常数百mm□程度から数
千mm□の範囲において適宜採用できる。

【００１５】ガラス板の厚みは、高厚であるほど熱強化
処理が容易であるのはいうまでもないが、厚み十数mm程
度のものから６mmないしその前後のものまで熱強化処理
が可能である。取扱施工性を考慮すれば６mm前後〜８mm
前後のものを採用するのが好ましい。

【００１６】熱強化処理手段も特定するものではない
が、例えばガラス板を鉛直状態に保持しつつ熱強化する
装置では、ガラス板懸垂手段等にもとづくガラス板への
局部的な凹状痕跡が生じ、強化の均一性を損なうので好
ましくない。これに対しガスハース、ローラーハース等
のいわゆる水平強化装置によればそのような弊害を排除
できるので好適に採用し得る。

【００１７】ガラス板は熱強化に先立ち、その端縁部を
研削、研磨することにより、ともすれば起点となり易い
該部からの亀裂の発生を極力防ぐことができ、また、ば
らつきの少ない安定した再現性のよい防火性能を得るこ
とができる。

【００１８】図１はガラス板の端縁部を研削、研磨した
断面図を示すもので、例えばガラス板１の表面と斜断面
Ｘとの為す角θは30〜60°とし、斜断面Ｘの巾Ｃは１〜
３mm程度とすべく、端縁部の研削、研磨処理を施す。こ
の場合、木端面および糸面の最大粗さは20μm 以下とす
るもので、上記上限を越えると加熱に際して該部を起点
とする亀裂が発生し易い。より好適には10μm 以下とす
るのが望ましい。なお最大粗さの下限は限定するもので
はないが、２μm 以下程度に研磨しても防火性能を向上
できるわけではなく、却って加工コストを増大するの
で、得策とはいえない。

【００１９】あるいは端面を円弧状、いわゆるカマボコ
型としてもよく、円弧状端面の最大粗さは上記同様な理
由により20μm 以下、より好ましくは10μm 以下とする
ものである。但し、加工の容易さを考慮すれば前記糸面
取り加工の方が容易であり、研磨傷等の防火性能を阻害
するような欠陥の発生もない。

【００２０】さらにガラス板の両面に熱線反射性膜、す
なわち熱線反射膜、低放射率膜等と称される金属酸化物
膜、金属膜、それらの積層膜などを被膜することによ
り、輻射熱を効果的に反射し、加熱に際するガラス板自
体の著しい昇温を抑制できる。ガラス板中央部と、端面
部の温度差は加熱後10〜13分で最大となり、熱線反射性
膜のない場合は 350℃を越えるが、熱線反射性膜を被膜
したものは 270℃ないし300℃以下となり、その分ガラ
ス板の耐加熱性能を向上できる。

【００２１】ソーダ石灰系ガラス板の熱強化処理に際し
て、ガラス板はその粘度が10⁹ ポイズに相当する温度、
またはそれ以下の温度に加熱することを必須とする。当
該温度はソーダ石灰系ガラスの組成により若干の違いは
あるが、通常のソーダ石灰系ガラスにおいてほぼ 650℃
ないし 660℃となる。ガラス板が10⁹ ポイズより低い粘
度、すなわちより高い加熱温度とすると、ガラス板が軟
化し過ぎエアーブラスティングに際しての板面の波、う
ねり等の歪が目立つ傾向にある。なお熱強化に際する粘
度の上限は特定しないが10¹⁰ポイズ程度、加熱温度にお
いて 620℃ないし 630℃程度とするもので、それ以上で
はガラス板における所望の表面圧縮応力が得られ難い。
なお、易強化組成においてはより低い温度で所望の表面
圧縮応力を得ることができ、その分強化が容易となる。

【００２２】エアーブラスティングは冷風圧力を上昇し
ても直線比例してガラス板の表面圧縮応力が向上するわ
けではなく、高い表面圧縮応力を得るにはより著しい冷
風圧力が必要となる。

【００２３】これら熱強化処理条件を勘案すると、実操
上、ガラス板の加熱温度を該ガラスの粘度が10⁹ ポイズ
に相当する温度、またはそれ以下の温度であって、ガラ
ス板の表面圧縮応力は2400Kg／cm² 以下とするのが適正
である。なお表面圧縮応力が1700Kg／cm² 未満では耐火
安定性、再現性を考慮すれば乙種防火戸用として推奨し
難い。

【００２４】得られた防火ガラスは、運送、保管、施工
に際してその表面や端面に傷が生ずると防火性能が損な
われることになる。従って表面の保護、端面の保護を施
すのが望ましい。表面の保護についてはガラス板相互を
重ね積みした際の擦り傷等の発生が懸念されるが、通常
行われている合紙の挿入、または粉末スペーサーの介
在、あるいは更に板表面への有機質膜の張着 (当業界に
おいては養生膜と称する) 等の処置を施すことにより、
板面保護することができる。

【００２５】特に周辺の物品、機器との接触により傷を
生じ易い端面の保護については、該端面への樹脂系テー
プ (無機粉剤、金属粉剤の混在を含む) 、無機系テープ
(例えばガラスクロステープ、炭素繊維テープなどの無
機繊維編組テープ等) 、金属質テープ (例えばアルミニ
ウムテープ、スチールテ−プ、亜鉛テープ、それらの細
孔穿設テープ、細線編組テ−プ等) などの巻着、前記同
様な樹脂系、無機系等の塗料の塗布や、いわゆるエンキ
ャプシュレーションと称する端面部被覆層形成手段等に
より端面保護を容易に行える。

【００２６】このようにして製造された防火ガラスは、
そのまま単板として使用することができるが、複層ガラ
スや合せガラスとして、例えば一方のガラス板を本発明
におけるガラス板とし、他方のガラス板を通常のガラス
板、または従来の強化法によるガラス板、あるいは本発
明におけるガラス板としてもよい。なお合せガラスとす
る場合はポリメタロシロキサン等の耐熱、耐火性の中間
膜を採用するのが好ましい。

【００２７】また、本発明のガラス板を含む複層ガラス
において、その内部空間に公知の水性ゲルや気化性材料
を内在せしめれば、断熱防火ガラスとして有用である。

【００２８】

【実施例１】 −通常のガラス組成からなるる防火ガラスの例− 〔防火ガラス試料の製作〕サイズ 610mm□×8mm(厚) 、
および 610mm□×6mm(厚) の板厚の異なる２種のフロー
ト法で製板した通常のソーダ石灰系の無色透明ガラス板
を多数準備し、その周縁部をダブルエッジャーにより図
１に示す如く研削、研磨した。なお糸面の巾ｔは２mmで
砥粒サイズを各種換えたものについて糸面−木端面にわ
たりポリッシャー仕上げ (ガラス表面最大粗さは数μm
ないし20μm ) した。

【００２９】ガラス組成は以下の組成、すなわち、 SiO₂ 71.6 wt％、 Al₂O₃ 2.0 wt ％、 Fe₂O₃ 0.1 wt％、 CaO 8.3 wt ％、 MgO 3.7 wt％、 Na₂O 12.9 wt ％、 K₂O 1.1 wt％、からなる。

【００３０】次に、これをローラーハース炉に投入し、
加熱ゾーンで各種設定温度にガラス板を昇温保持後、風
冷ゾーンにおいてガラス板に近接して配置した多数のブ
ラストヘッドより冷却空気を設定圧力 (風圧) で噴射
し、ガラス板を急冷強化し、防火ガラス試料とした。

【００３１】なお上記処理を施した一部のガラス板につ
いては、その両面にスパッタリング法により総膜厚 400
Ａのステンレススチール、窒化チタンを順次積層した熱
線反射性膜を被膜し、防火ガラス試料とした。

【００３２】これら防火ガラス試料については、公知の
屈折計法により表面圧縮応力 (東芝硝子 (株) 製FSM-30
表面応力計による. Naランプ光源使用) を測定した。

【００３３】上記各種条件、結果、すなわち防火ガラス
試料の厚み、端縁部 (糸面および木端面) 最大粗さ、熱
強化条件 (ローラーハース炉加熱ゾーン通過時における
試料温度、ブラストヘッドにおける冷風圧力) 等の条件
および表面圧縮応力の測定結果を表１に示す。

【００３４】〔各種試験〕 (歪検査)各防火ガラス試料については、公知のゼブラボ
ード法により歪検査した。すなわちゼブラボードをガラ
ス板面に反射させその反射映像を肉眼観察する歪検査法
であり、通常の正常なガラス板を基準として判別し、通
常のガラス板並＝良、上記より稍劣るが使用可能＝可、
歪が甚だしく使用困難＝不可、に区分し表１に併せて
示した。

【００３５】(防火試験)各ガラス試料を昭和44年建設省
告示第2999号に規定する防火戸加熱試験方法に基づき添
付図２に示す炉の加熱温度曲線に従って20分加熱し、平
成２年建設省告示第1125号に規定する遮炎性能、遮煙性
能、構造安定性能について試験した。なお前記20分加熱
は乙種防火戸に適用されるものである。

【００３６】防火ガラス試料は鋼製アングル間にかかり
代８mmで、試料縁部域周囲にはセラミックウール製バッ
クアップ材、シリコーン製シーリング材により、また試
料端面は珪酸カルシウム製セッティングブロックにより
支持し固定する。

【００３７】図３は加熱試験炉の部分側断面図であり、
加熱試験炉２の開口部に防火ガラス試料 (ガラス板) １
を図示のごとく配置し、加熱試験に供する。しかして上
記の如く20分加熱し、加熱後、裏面側 (炉外側) での炎
の発生の有無、加熱面において隙間、亀裂の発生の有
無、加熱に際し裏面側での煙の発生の有無を肉眼観察
し、さらに加熱終了後防火ガラス試料の裏面側上方より
ロープで吊下げられた重量３kgの砂袋 (図３において符
号３で示す) を鉛直距離50cmの高さから落下させて衝撃
を与え、試料の破壊、脱落の有無を肉眼観察した。これ
らの結果は表２に示す。

【００３８】また、幾つかの防火ガラス試料について
は、ガラス板中央部表裏面の温度、および端面部温度を
測定した。うち一部の試料についてガラス板中央部温度
(表裏面の平均温度) と端面部温度の温度差が最大とな
ったときの加熱温度 (分) 、その温度差を表２に併せて
示す。

【００３９】〔結果〕防火ガラス試料NO.1は表面圧縮応
力が低く加熱開始後10分以下で亀裂、破損が発生し、防
火ガラスとして適用し得ない。

【００４０】試料NO.11 は加熱温度が高く表面圧縮応力
は2400Kg／cm² を越え防火性能上は問題ないが、歪が著
しく使用し難い。試料NO.2〜10およびNO.12 〜14は、歪
検査においても良ないし可と判断され、また防火試験に
おいてもいずれも良好であり、防火ガラスとして好適で
ある。なお表示のごとく熱線反射膜 (ステンレススチ−
ル膜、窒化チタン膜のガラス板両面への積層) を被膜し
たガラスと被膜しないガラスとでは、前者の最大温度差
(ガラス板中央部温度と端部温度との差の最も大きかっ
た値) は後者の最大温度差に比べ多分に低く、従ってガ
ラスへの被膜の積層により防火性能を付与せしめ得るこ
とが明白である。

【００４１】

【表１】

【００４２】

【表２】

【００４３】

【実施例２】 −易強化ガラス組成からなる防火ガラスの例− 〔防火ガラス試料の製作〕サイズ 610mm□×8mm(厚) 、
および 610mm□×6mm(厚) の板厚の異なる２種のガラス
板であって、機械的研磨手段により製板・研磨 (両面同
時研磨：いわゆるデュープレックス法) した強化の容易
なソーダ石灰系の無色透明ガラス板を多数準備した。

【００４４】ガラス組成は以下のとおりである。----Ａ
組成 SiO₂ 70.4 wt％、 Al₂O₃ 2.0 wt ％、 Fe₂O₃ 0.1 wt％、 CaO 11.0 wt ％、 MgO 2.0 wt％、 Na₂O 13.2 wt ％、 K₂O 1.1 wt％。

【００４５】一部の試料については以下の組成のものを
採用した。----Ｂ組成 SiO₂ 69.5 wt％、 Al₂O₃ 2.0 wt ％、 Fe₂O₃ 0.1 wt％、 CaO 10.5 wt ％、 MgO 2.5 wt％、 Na₂O 13.5 wt ％、 K₂O 1.0 wt％。

【００４６】なお、デュープレックス法によるところの
素板表面の波、うねりはきわめて僅少であってフロート
板ガラス以上の平坦性を示す。

【００４７】上記試料について実施例１同様に周縁部を
研削、研磨した。なお糸面の巾ｔは２mmで砥粒サイズを
各種換えたものについて糸面−木端面にわたりポリッシ
ャー仕上げ (ガラス表面最大粗さは数μm ないし20μm
) した。

【００４８】次に、これらをローラーハース炉に投入
し、加熱ゾーンで各種設定温度にガラス板を昇温保持
後、風冷ゾーンにおいてガラス板に近接して配置した多
数のブラストヘッドより冷却空気を設定圧力 (風圧) で
噴射し、ガラス板を急冷強化し、防火ガラス試料とし
た。

【００４９】これら防火ガラス試料は実施例１に類似の
屈折計法 (東芝硝子 (株) 製 FSM-50BR ：He−Neガスレ
−ザ−を光源とする) により表面圧縮応力を測定した。

【００５０】上記各種条件、結果、すなわち防火ガラス
試料の厚み、端縁部 (糸面および木端面) 最大粗さ、熱
強化条件 (ローラーハース炉加熱ゾーン通過時における
試料温度、ブラストヘッドにおける冷風圧力) 等の条件
および表面圧縮応力の測定結果を表３に示す。

【００５１】〔各種試験〕 (歪検査)実施１と同様のゼブラボード法により歪検査
し、評価した。結果は表３に示す。

【００５２】(防火試験)実施例１と同様の防火戸加熱試
験方法に基づき加熱試験し、実施例１同様に評価した。
結果は表４に示す。

【００５３】〔結果〕機械的研磨法により製板し、かつ
易強化組成のガラス板を素板ガラスとするところの防火
ガラス試料NO.1a 〜NO.6a は強化が容易であり、また機
械的研磨により板表面が予めきわめて平坦に成形された
こと、および熱膨張係数が高くかつ熱伝導係数の低い易
強化組成のガラスを採用したことにより、熱処理強化に
際するガラス板温度が実施例１のガラスのそれに比べ５
℃以上低温で済むことから、強化後の板表面の波、うね
り等の歪も実施例１の防火ガラスに比べ低い。

【００５４】

【表３】

【００５５】

【表４】

【００５６】

【発明の効果】本発明によれば、強化が比較的容易で乙
種防火戸として所望の防火性能を有し、かつ歪等の欠陥
が生ずることもないという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】ガラス板の部分側断面図である。

【図２】加熱試験における加熱試験炉の加熱温度曲線を
示す。

【図３】加熱試験炉の部分側断面図である。

【符号の説明】

１----ガラス板 (防火ガラス試料) . ２----加熱試験炉

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ソーダ石灰系ガラス板を徐冷点以上に加熱
し、急冷により強化する熱強化処理によるところの防火
ガラスであって、前記熱強化に際してガラス板の粘度が
10⁹ポイズに相当する温度、またはそれ以下に加熱し、
エアーブラスティングにより急冷することにより、ガラ
ス板の表面圧縮応力が1700〜2400Kg／cm² の範囲となる
べく調製したことを特徴とする防火ガラス。
【請求項２】ガラス板がフロート法，または機械的研磨
法によるところの磨きガラス板であることを特徴とする
請求項１記載の防火ガラス。
【請求項３】フロート法、または機械的研磨法によると
ころの磨き板ガラスの組成が、 SiO₂ 68 〜 71 wt％、 Al₂O₃ 1.6〜 3 wt％、 CaO 8.5〜 11 wt％、 MgO 2 〜 4 wt％、 Na₂O 12.5〜 16 wt％、 K₂O 0.9〜 3 wt％、以上の和が97wt％以上であり、かつSiO₂＋Al₂O₃ 70 〜
73 wt％、 CaO ＋MgO 12 〜 15 wt％、Na₂0＋K₂0
13.5〜 17 wt％、からなることを特徴とする請求項２記
載の防火ガラス。
【請求項４】ガラス板を、熱強化処理に先立って端縁部
全周にわたり研磨仕上げしたことを特徴とする請求項
１、２または３記載の防火ガラス。
【請求項５】ガラス板端縁における研磨仕上げ部の最大
粗さを20μm 以下としたことを特徴とする請求項４記載
の防火ガラス。
【請求項６】ガラス板の両面に熱線反射性物質を被膜し
たことを特徴とする請求項１、２、３、４または５記載
の防火ガラス。