NL9300638A - Brandvertragend raamsamenstel. - Google Patents

Description

Brandvertragend raamsamenstel.

De uitvinding heeft betrekking op een brandvertragend raamsamenstel omvattende een frame en teminste twee raam-panelen.

Brandvertragende raampanelen worden gebruikelijk ge-gemonteerd in een frame tegen een aangrenzende wand zodanig gewijzigd dat, in het geval van het uitbreken van brand, de vlammen worden verhinderd om zich voort te plaatsen door de ruimte ingenomen door het paneel voor een gewenste tijdsduur, welke periode afhangt van de constructie van het paneel, en bijvoorbeeld 15, 30 of 60 minuten kan zijn. Natuurlijk heeft de aard van het frame waarin het raampaneel is aangebracht, en de wijze waarop het raampaneel is bevestigd in het frame, beide een belangrijk effect op de brandweerstand.

Architecten willen in toenemende mate in staat zijn om grote raamsamenstellen te construeren, welke een frame bevatten en tenminste twee raampanelen. Ze wensen dat deze samenstellen een minimum hebben aan zichtbare samenstel-componenten, d.w.z. het maximaliseren van het transparante oppervlak. Dit kan bijvoorbeeld worden gedaan door de raampanelen op te stellen in zijkant aan zijkantverhouding en de panelen slechts vast te maken aan de top en aan de bodem. Het werd echter vroeger niet mogelijk geacht om raamsamenstellen die op deze manier waren geconstrueeerd, met succes te doen werken als een afsluiting of barrière voor vlammen en rook. In het geval van brand zou een dergelijk samenstel op een niet-uniforme wijze worden blootgesteld aan hitte, als resultaat in het bijzonder van de grote afmeting van het samenstel, en zou worden verwacht dat het variërend of regelmatig gedeformeerd werd, zodat de vlammen in staat zouden zijn binnen te dringen tussen de panelen.

Het is een doel van de uitvinding om een groot vlamvertragend raamsamenstel te verschaffen dat een toegenomen transparant oppervlak heeft en dat een minimum aan zichtbare samenstelcomponenten heeft.

Derhalve wordt volgens de uitvinding een brandvertragend raamsamenstel verschaft omvattende een frame en tenminste twee transparante raampanelen die aan het frame worden vastgehouden op twee tegenover elkaar liggende randen en die in kant-tot-kantverhouding zijn opgesteld, waarin elk transparant brandvertragend raampaneel opzwelbare lagen omvat, opgenomen tussen platen van beglazingsmateriaal, waarbij tenminste éên plaat beglazingsmateriaal van elk paneel tenminste equivalent is in brandweerstand aan een plaat van ontlaten soda-kalkglas met dezelfde langste dimensie als het paneel en een verhouding van langste dimensie tot zijn dikte van niet meer dan 340il met een minimum dikte van 5 mm, waarbij de ruimten tussen de randen van de opeenvolgende panelen zijn afgedicht met een niet-ontvlambaar of zelfblussend niet-struc-tureel vulmateriaal.

De vergelijkende brandweerstandproef met een plaat van gewoon soda-kalkglas wordt uitgevoerd onder dezelfde omstandigheden van structuur en samenstel als het te beproeven paneel. Zo vervangt in deze test de vergelijkende plaat van gewoon sodakalkglas de te beproeven plaat in elk van de panelen.

De uitvinding vereist dat de panelen worden bevestigd aan het frame op twee tegenover elkaar liggende randen. Gewoonlijk zullen de panelen van het samenstel worden geschikt in zijkant tot zijkantverhouding (een "horizontale schikking") in welk geval de panelen worden bevestigd aan het frame aan de boven en onderkanten. Het wordt ook beoogd dat de panelen van het samenstel wullen worden geschikt in een vertikale verhouding, topzijde aan bodemzijde, in welk geval de panelen worden bevestigd aan het frame aan hun zijranden. Deze laatste "vertikale") schikking kan nuttig zijn, bijvoorbeeld voor opgesloten trappen. Om wille van de eenvoud neemt de volgende beschrijving een horizontale schikking van de panelen aan, hoewel overeenkomstige opmerkingen ook kunnen worden toegepast op een vertikale schikking.

Terwijl de uitvinding vereist dat de panelen worden bevestigd aan het frame, aan de top en bodemranden van de beglazingsplaten, is het ook mogelijk dat de uiterst rechtse en linkse zijranden van het samenstel ook worden bevestigd aan dat frame. Het voordeel van de uitvinding ligt in de mogelijkheid ter vermijding van de noodzaak van het bevestigen van elke en iedere zijrand van de raampanelen aan een aangrenzend frame.

Wij geven er de voorkeur aan dat elk raampaneel een maximum hoogte van 3 meter heeft, bij voorkeur minder dan 2,5 meter. De breedte van elk raampaneel is bij voorkeur minder dan zijn hoogte en is ideaal niet meer dan 2 meter, zoals minder dan 1,5 meter. Volgens de totale breedte van het samenstel wordt er de voorkeur aan gegeven raampanelen te gebruiken van de maximum breedte, daarmee het aantal verbindingen verminderen. Een totale breedte van·20 meter is mogelijk, maar grotere samenstellen zijn ook mogelijk.

Elk raampaneel in het samenstel moet brandvertragend zijn. Onder de term "brandvertragend" wordt in dit verband verstaan, dat elk raampaneel tenminste 15 minuten zou verschaffen van klasse REI thermische bescherming. Een beglaasd samenstel voor brandvertraging klasse REI moet voldoen aan beide integriteitsvereisten van de Internationale Standard ISO 3009 - 1976. (Brandweerstandsproef - beglaasde elementen) en de isolatievereisten van USO 834-1975 (brandweerstandsproe-ven - elementen van gebouwenconstructie). De term "REI" verwijst naar stabiliteit/integriteit/isolatie als werd uiteengezet in ISO 9051-1990 (glas in gebouwen - beglaasde samenstellen die brandweerstandig doorzichtig of doorschijnend glas bevatten, voor gebruik in gebouwen).

De raampanelen kunnen beglazingsplaten bevatten die geconstrueerd zijn uit borosilicaatglas, uit thermisch of chemisch getemperd glas of uit vitrokeramisch beglazingsmate-riaal. Getemperd glas kan bijzonder nuttig zijn voor trappenhuizen en/of voor het verschaffen van een verbeterde gebouw-veiligheid.

Wij geven er de voorkeur aan dat tenminste één plaat beglazingsmateriaal van elk paneel tenminste equivalent in brandweerstand is aan een plaat van ontlaten soda-kalkglas dat dezelfde langste dimensie heeft als het paneel en een verhouding van zijn langste dimensie (d.i. de hoogte) tot zijn dikte van niet meer dan 300:1, bij voorkeur niet meer dan 250:1, met een minimumdikte van 6 mm. Elk transparant brandvertragend raampaneel omvat ideaal tenminste één glasachtige beglazings-plaat met een dikte van tenminste 6 mm, bij voorkeur tenminste 8 mm.

In sommige uitvoeringsvormen van de uitvinding wordt een spatiëring verschaft tussen aangrenzende panelen, teneinde de vulstof op te nemen. Wij geven er de voorkeur aan dat deze spatiëring van 3 tot 10 mm is, bij voorkeur van 3 tot 6 mm, zoals ongeveer 5 mm. Een overeenkomstige spatiëring wordt met voorkeur aangebracht tussen extreem rechts en links van de zijpaneelranden en het aangrenzende frame, in andere uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn de panelen praktisch in contact met elkaar, zonder enig vulmateriaal of met slechts een dunne laag vulmateriaal ertussen. In deze uitvoeringsvormen zijn de aangrenzende randvlakken van de panelen bij voorkeur nauwkeurig gepolijst en voorzien van afgeschuinde hoeken teneinde het niet-structurele vulstofmateriaal op te nemen. Deze uitvoeringsvormen verschaffen het samenstel met een meer esthetisch aangenaam uiterlijk.

Het vulstofmateriaal, dat aangrenzende randen van opeenvolgende panelen afdicht, is niet-structureel. In de huidige context moet de term "niet-structurele vulstof" worden genomen met de betekenis dat de vulstof niet van voldoende starheid is om een structuur aan het samenstel te verschaffen, d.w.z. bij te dragen in het handhaven van de panelen in een vereiste (bijv. vertikale) oriëntatie.

Het vulstofmateriaal is een niet-vlamvattend of zelf-uitdovend materiaal. Door het gebruik van deze materialen wordt vuur verhinderd door te branden door het vulstofmateriaal en een opening bloot te maken tussen de panelen waardoor vlammen en rook kunnen passeren. In een uitvoeringsvorm van de uitvinding met de meeste voorkeur is het vulstofmateriaal op-zwelbaar. Op deze wijze kan zowel een goede afdichting tegen de doorgang van rook en vlammen door de verbinding als een goede warmteisolatie aan de verbinding worden verkregen.

De term "opzwelbaar materiaal" is algemeen bekend in de techniek. In de huidige context wordt de term bedoeld om van toepassing te zijn op een materiaal dat expandeert bij verhitting, met een expansiecoëfficiënt die groter is dan die van het glas of ander materiaal waaruit de raampanelen zijn geconstrueerd.

Het vulstofmateriaal en het opzwelbare materiaal worden bij voorkeur zo gekozen in verhouding tot elkaar dat het vulstofmateriaal inert is met betrekking tot het opzwelbare materiaal ter vermijding van enige reactie daarmede, vooral enige reactie die zou veroorzaken dat het vulstofmateriaal of het opzwelbare materiaal zou opbreken bij blootstelling aan hoge temperaturen.

Ideaal is het vulstofmateriaal kleurloos. Alternatief of extra kan het vulstofmateriaal zijn bedekt met een warmtereflecterende en/of decoratieve bedekking of bescher-mingsstrook van bijvoorbeeld aluminium.

Volgens een verder voorkeurskenmerk van de uitvinding is het vulstofmateriaal een silicone. Een bijzonder geschikt dergelijk materiaal is "Pensil 100", gemaakt door General Electric. Wanneer dit materiaal wordt blootgesteld aan vuur wordt het automatisch geblust, expandeert sterk en laat compacte as na. Een alternatieve vulstof is zwarte silicone -Firestop Sealant van Dow Corning Corp.

De raampanelen omvatten bij voorkeur buitenplaten van vlak glasachtig materiaal zoals glas, gelamineerd met één of meer inwendige lagen van opzwelbare materialen. Deze constructie voor de raampanelen heeft het voordeel dat wanneer één vlak van het paneel wordt blootgesteld aan vuur, de temperatuur aan het andere vlak van het paneel beneden een gespecificeerde waarde blijft gedurende een gespecificeerde tijdsduur en onder zulke omstandigheden, behoudt het paneel zijn integriteit zo lang als mogelijk is. Toegenomen dikte van de glasplaten verhoogt de toegenomen stabiliteit. De gelamineerde stuctuur kan een centrale glasplaat omvatten, gescheiden door lagen van opzwelbare materialen van twee buitenste glasplaten. Dergelijke gelamineerde glasplaten zijn in de techniek bekend, bijvoorbeeld uit Brits Octrooischrift Nr. GB 2096944-A (Glaverbel).

Volgens een verder voorkeurskenmerk van de uitvinding wordt het opzwelbare materiaal dat kan worden gebruikt in de gelamineerde raampanelen gekozen uit gehydrateerde alkali-metaalsilicaten, zoals die met een silica tot alkalimetaal-oxideverhouding van 2,5 tot 5, en bij voorkeur van 3 tot 4.

Dit materiaal verschaft het extra voordeel dat bij verhitting het zijn hechting houdt op het glas. Vooral bevoorkeurd is gehydrateerde natriumsilicaat, vooral gehydrateerde natriumsi-licaat waarin de gewichtsverhouding Si02:Na20 is 3,4:1 en dat 22 tot 40 gew.% water bevat.

Het opzwelbare materiaal kan een silicaat-stabilise-rend middel bevatten als beschreven in Brits octrooischrift Nr. 2199535-A (Glaverbel).

Als een alternatief voor de gehydrateerde alkalime-taalsilicaten kan het opzwelbare materiaal worden gekozen uit alkalimetaalaluminaten, aluminosulfaten, plumbaten, stannaten, boraten en fosfaten zoals beschreven in de Britse Octrooispe-cificatie gb 1585125 (BFG GlassGroup).

Het heeft de voorkeur dat in gebruik het gehydrateerde silicaat niet is blootgesteld aan de atmosfeer. Na enige tijd zal een dergelijke blootstelling de vorming kunnen veroorzaken van bellen en/of de vorming van een granulaire structuur die leidt tot een verlies aan transparantheid. Dit is te danken aan een uitwisseling van water met de atmosfeer en/of een reactie tussen hét natriumsilicaat en het kooldioxide van de atmosfeer. In de onderhavige uitvinding verschaft de afdichting van aangrenzende randen van opeenvolgende panelen een barrière tussen het gehydrateerde silicaat en de atmosfeer.

Een gelamineerd raampaneel kan bijvoorbeeld twee buitenglasplaten omvatten van 3 mm dik, een centrale glasplaat van 8 mm dik en twee tussenliggende platen van gehydrateerd natriumsilicaat met een dikte van 1,7 mm. Een dergelijke con structie zou een 30 minuten thermale bescherming verschaffen (REI) als gedefinieerd door de international Standard ISO 9051. Voor 60 minuten bescherming kan dit paneel verder gelamineerd worden op beide zijden met een verdere 1,7 mm dikke gehydrateerde natriumsilicaatlaag en een verdere 3 mm buitenglasplaat.

De uitvinding wordt thans nader toegelicht, zuiver als voorbeeld, in de volgende voorbeelden en onder verwijzing naar de bijgaande tekeningen.

In de bijgaande tekeningen toont fig. 1 schematisch een doorsnede-aanzicht van bovenaf op een brandvertragend raamsamenstel volgens de uitvinding; fig. 2 toont schematisch een vooraanzicht (in de richting van de pijl x) van het brandvertragende raamsamenstel aangegeven in fig. 1; en fig. 3 toont schematisch een vertikale doorsnede van het brandvertragende raamsamenstel aangegeven in de fig. 1 en 2.

Fig. 4, 5 en 6 tonen schematisch doorsneden van alternatieve constructies volgens de uitvinding.

Een symmetrisch samenstel werd geconstrueerd als aangegeven in de fig. 1, 2 en 3, omvattende drie transparante gelamineerde raampanelen 10. Elk paneel had een dimensie van 670 mm x 1995 mm. De panelen werden gemonteerd in zijkant tot zijkantverhouding met spatiëringen van 5 mm tussen aangrenzende zijranden 28. Deze spatiëringen werden afgedicht met een vulstof 12.

De panelen 10 zijn bevestigd aan hun top en bodem-randen aan een stalen frame 14, aan de voorkant bedekt met een strook 16 van "Promatect H" (van Promat S.A.,België) bevestigd op bekende wijze aan het stalen frame met bouten (niet aangegeven) . "Promatect H" is een plaatmateriaal dat bestaat uit gewapend calciumsilicaat. Het stalen frame 14 wordt gemonteerd tegen een wand 18, tussen de vloer 19 en het plafond 21. Een aantal steunblokken 15, met een hoogte van ongeveer 4 mm, bijvoorbeeld gevormd uit hardhout, steunen de bodemkant van elk paneel 10 in gespatieerde verhouding tot de benedenloop van het stalen frame 14. Een spatie 17 van ongeveer 4 mm wordt toegelaten tussen de toprand van de panelen 10 en de bovenloop van het stalen frame 14.

Elk raampaneel 10 is van gelamineerde constructie, bestaande uit twee buitenglasplaten 20, een centrale glasplaat 22 en daartussen in opgenomen twee tussenliggende lagen 24 van opzwelbaar materiaal.

In een alternatieve uitvoeringsvorm wordt het frame gemaakt uit hardhout of beton, in de plaats van staal als hierboven beschreven.

VOORBEELD I

In dit voorbeeld was de vulstof 12 neutrale silicone, "Pensil 100" van GE. De twee buitenglasplaten 20 hadden een dikte van 3 mm en de centrale glasplaat 22 had een dikte van 8 mm. De verhouding van de hoogte van het centrale glaspaneel tot zijn dikte was derhalve ongeveer 250:1. Alle glasplaten werden gevormd van sodaglas. De opzwelbare lagen 24 hadden een dikte van 1,7 mm en waren gevormd uit gehydrateerd natri-umsilicaat met een watergehalte van ongeveer 30 gew.%.

Het samenstel werd onderworpen aan een brandproef, waarvan de details waren uitgezet in ISO 3009 en ISO 834, volgens de proefvereisten gespecificeerd in ISO 9051.

In het kort omvat dit het bouwen van het samenstel in een wand van een oven en het blootstellen van één zijde van het samenstel aan vuur volgens een vooraf bepaald schema. De tijd wordt gemeten waarna het samenstel niet langer voldoet aan de voorwaarde dat de gemiddelde temperatuur van het niet-blootgestelde vlak niet toeneemt met meer dan 140°C en de maximumtemperatuur niet toeneemt met meer dan 180°C en in elk geval niet de 220eC overtreft. Het voorafbepaalde temperatuurprofiel bestaat uit het verhogen van de temperatuur volgens de formule: T = 345 log10 (8t + 1) waarin T is de temperatuur in °C boven kamertemperatuur en t is de verlopen tijd in minuten.

Naar mate het samenstel werd verhit, expandeerden de raampanelen 10 in hun eigen vlak en veroorzaakten een afslui- ting van de spleten tussen de panelen. Het siliconemateriaal 12 in de spleten bleef voldoende deformeerbaar om deze sluiting van de spleten op te nemen doch het bleef gehecht aan het glas van de panelen teneinde de afdichting tussen de panelen te handhaven.

Gevonden werd dat de thermische isolatie in de panelen gedurende ongeveer 45 minuten duurde. Gedurende de proef werden de verbindingen tussen de panelen gesloten en bogen de drie platen uit zonder van elkaar los te komen. Na 55 minuten begaf de centrale plaat het.

VOORBEELD II

Voorbeeld I werd herhaald behalve dat de centrale 8 mm glasplaat werd vervangen door een 4 mm plaat van vitro-kristallijn beglazingsmateriaal. In dit geval was de plaat van vitro-kristallijn materiaal meer bestand tegen brand en deformeerde niet. Het paneel behield zijn integriteit en ging voort met het verschaffen van een barrière voor de rook en vlammen gedurende een langere periode. De vitro-kristallijne materi-aalplaat begaf het niet na 55 minuten (vergelijk Voorbeeld I). De 4 mm plaat vitro-kristallijnmateriaal zelf had een brandweerstand die beter was dan een plaat van gewoon ontlaten soda-kalkglas met een dikte van 8 mm en een hoogte van 1995 mm (verhouding 249:1).

Het vitro-kristallijne materiaal had de volgende samenstelling (in gew.%)

Si02 67,1 A1203 20,7

Ti02 5,9

Li20 4,3 K20 1,0

Sb203 0,5

As203 0,5

VOORBEELD III

Voorbeeld I werd herhaald behalve dat de centrale 8 mm glasplaat werd vervangen door een 6 mm dikke thermisch getemperde glasplaat die erin opgewekt een gemiddelde drukop-pervlaktespanning had van 130 MPa. De 6 mm plaat getemperd glas zel£ had een brandweerstand die tenminste equivalent was aan een plaat ontlaten gewoon soda-kalkglas met een dikte van 8 mm en een hoogte van 1995 mm (verhouding 249:1).

In de alternatieve uitvoeringsvormen aangegeven in fig. 4, 5 en 6, zijn de panelen 10 in hoofdzaak in contact met elkaar, met slechts een dunne laag hechtmiddel ertussen zoals bijvoorbeeld een UV polymeriseerbaar hars of silicone. In varianten van de uitvoeringsvormen van de fig. 4 tot 6, wordt de dunne film hechtmiddel weggelaten en staan aangrenzende panelen opgesteld in hoofdzaak in een glas-tegen-glas configuratie. In de uitvoeringsvormen aangegeven in de fig. 4, 5 en 6, zijn de aangrenzende randvlakken 28 van de panelen zorgvuldig gepolijst en zijn voorzien van afgeschuinde hoeken 26 ter opname van een niet-structureel vulstofmateriaal 12. Op deze wijze wordt de afdichting van aangrenzende kanten van opeenvolgende panelen met het vulstofmateriaal verzekerd. Deze uitvoeringsvormen verschaffen het samenstel met een meer esthetisch aangenaam uiterlijk. In fig. 4, liggen de twee panelen 10a en 10b in hetzelfde vlak. In fig. 5 liggen de twee panelen 10c en lOd onder rechte hoeken ten opzichte van elkaar. In fig. 6 is êên groot paneel gesneden ter vorming van twee panelen 10e en lof met afgeschuinde aangrenzende randvlakken 28a en 28b. De opstelling van de panelen als aangegeven in de fig. 5 en 6, met name onder rechte hoeken ten opzichte van elkaar of gesneden uit een groter paneel met een afgeschuinde snijkant, kan worden aangenomen als varianten van fig. 1 en 2, waarin er ruimte is verschaft tussen aangrenzende panelen.

Claims (12)

1. Brandvertragend raamsamenstel omvattende een frame (14) en tenminste twee transparante raampanelen (10) die aan het frame (14) worden gehouden op twee tegenoverliggende randen en die geplaatst zijn in kant-tot-kantverhouding, waarin elk transparant brandvertragend raampaneel (10) omvat opzwellende lagen (24) ingesloten tussen platen (20, 22) van beglazingsmateriaal tenminste één plaat (22) van beglazingsma-teriaal van elk paneel (10) dat tenminste equivalent is in brandweerstand aan een plaat ontlaten soda-kalkglas met dezelfde langste dimensie als het paneel (10) en een verhouding van zijn langste dimensie tot zijn dikte van niet meer dan 340:1 met een minimumdikte van 5 mm, waarbij aangrenzende randen (28) van succesievelijke panelen (10) zijn afgedicht met een niet-ontvlambaar of zelf-uitdovend niet-structureel vulstofmateriaal (12).

2. Brandvertragend raamsamenstel volgens conclusie 1, waarin tenminste één plaat van beglazingsmateriaal van elk paneel (10) tenminste equivalent is in brandweerstand aan een plaat ontlaten soda-kalkglas met dezelfde langste dimensie als het paneel (10) en een verhouding van zijn langste dimensie tot zijn dikte van niet meer dan 300:1, bij voorkeur niet meer dan 250:1 en een minimumdikte van 6 mm.

3. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin dit vulstofmateriaal (12) een opzwellend materiaal is.

4. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het vulstofmateriaal (12) is inert met betrekking tot het opzwellende materiaal.

5. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin het niet-ontvlambare vulstofmateriaal (12) een silicone is.

6. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin elk transparant brandvertragend raampaneel (10) omvat tenminste één glasachtige beglazings- plaat (22) met een dikte van tenminste 6 mm, bij voorkeur tenminste 8 mm.

7. Brandvertragend raamsamenstel volgens concusie 6, waarin tenminste één glasachtige beglazingsplaat (22) met een dikte van tenminste 6 mm een binnenlaag vormt van elk transparant brandvertragend raampaneel.

8. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin tenminste één van deze transparante brandvertragende raampanelen (10) drie platen (20, 22, 20) van vlak glasachtig beglazingsmateriaal omvat, gelamineerd met tussenliggende lagen (24) van opzwellend materiaal.

9. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, omvattende tenminste drie transparante brandvertragende raampanelen (10).

10. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin tenminste één van deze transparante brandvertragende raampanelen (10) een plaat omvat van vitro-kristallijn beglazingsmateriaal.

11. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin spaties tussen opeeenvolgende raampanelen (10) een breedte hebben van 3 tot 10 mm, bij voorkeur van 3 tot 6 mm.

12. Brandvertragend raamsamenstel volgens één van de voorgaande conclusies, waarin de raampanelen (10) zijn opgesteld in zijkant-tegen-zijkantverhouding en worden gehouden aan het frame (14) aan hun boven- en onderzijden.