PL189700B1 - Szyba ognioodporna - Google Patents

Abstract

1. Szyba ognioodporna, zawierajaca co najmniej dwa arkusze szklane, pomiedzy którymi umieszczona jest ognioodporna warstwa przezroczysta wykonana z utwardzone- go, uwodnionego polikrzemianu metalu alkalicznego, w którym stosunek SiO2:M2 O wy- nosi co najmniej 3:1, przy czym M oznacza co najmniej jeden metal alkaliczny i zawar- tosc wody wynosi od 25% do 60% wagowych, w której to szybie co najmniej jeden ar- kusz szklany, którego powierzchnia jest w kontakcie z warstwa polikrzemianowa, posiada na tej powierzchni warstwe podkladowa, która ma wplyw na przylepnosc, znamienna tym, ze co najmniej jedna powierzchnia szklana, która jest w kontakcie z warstwa poli- krzemianowa posiada warstwe podkladowa, której przylepnosc do warstwy ognioodpor- nej obniza sie w temperaturach testu zachowania sie wobec ognia, przy czym warstwa podkladowa wykonana jest z substancji hydrofobowej lub z substancji, której temperatura mieknienia jest nizsza od temperatury testu zachowania sie wobec ognia lub jej równa. PL PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest szyba chroniąca przed ogniem (ognioodporna), zawierająca co najmniej dwa arkusze szklane, pomiędzy którymi umieszczona jest warstwa przezroczysta wykonana z utwardzonego, uwodnionego polikrzemianu metalu alkalicznego, w którym stosunek Si0₂:M₂0 wynosi co najmniej 3:1 (gdzie M oznacza co najmniej jeden metal alka189 700 liczny) i zawartość wody wynosi od 25% do 60% wagowych, w której to szybie co najmniej jeden arkusz szklany, którego powierzchnia jest w kontakcie z warstwą polikrzemianową, posiada na tej powierzchni warstwę podkładową, która ma wpływ na przylepność.

Tego rodzaju szyby ognioodporne znane są ze zgłoszenia patentowego nr WO 94/04355. W tym przypadku, warstwa przezroczysta zawiera korzystnie uwodniony polikrzemian metalu alkalicznego, w którym stosunek SiO2:M2O jest większy od 4:1 (gdzie M oznacza co najmniej jeden metal alkaliczny) i każdy arkusz szklany posiada warstwę podkładową wykonaną z silanu zawierającego organiczną grupę funkcyjną. W przypadku pożaru, z warstwy pianki polikrzemianowej pod wpływem ciepła odparowuje woda, dzięki czemu staje się ona nieprzepuszczalna dla promieniowania cieplnego i tworzy, przez wcześniej określony okres czasu, skuteczne zabezpieczenie przed niepożądanym przenoszeniem ciepła. W tych znanych szybach ognioodpornych, silany zawierające organiczną grupę funkcyjną mają wpływ na przylepność w tym sensie, że polepszają przylepność warstwy polikrzemianowej do arkuszy szklanych we wszystkich warunkach i są wybrane z uwagi na te właściwości.

W zgłoszeniu patentowym nr WO 94/04355, dobra przylepność pomiędzy warstwą polikrzemianową i powierzchniami ze szkła jest uważana za niezbędną i musi być zapewniona przez cały czas użytkowania szyby ognioodpornej, ponieważ rozszczepienia warstwy polikrzemianowej są widoczne w postaci wad jakościowych na dużym polu powierzchni.

Szyby ognioodporne, w których warstwa ognioodporna umieszczona pomiędzy dwoma arkuszami szklanymi utworzona jest z hydrożelu zawierającego elektrolit, obejmującego środek organiczny powodujący żelowanie, na przykład na bazie akryloamidu i/lub metyloakryloamidu, znane są z publikacji patentowych nr EP 0 001 531 BI oraz nr EP 0 590 978 Al. W takich szybach ognioodpornych, powierzchnie czołowe arkuszy szklanych, które są w kontakcie z hydrożelem, są ponownie poddawane obróbce przy pomocy substancji, która polepsza przylepność. W tym przypadku, jako substancji polepszającej przylepność używa się wyłącznie hydrofilowych substancji organicznych bazujących na silanach, tytanianach lub cyrkonianach, które z jednej strony reagują z powierzchnią szkła a z drugiej strony z podwójnym lub potrójnym wiązaniem węglowym polimeru tworzącego żel.

Podczas testów odporności na ogień, przeprowadzonych z szybami ognioodpornymi 0 budowie przedstawionej powyżej, to znaczy zawierającymi warstwę pośrednią utworzoną z polikrzemianu metalu alkalicznego, stwierdza się, że po określonym czasie rozwijają się często ograniczone punkty, w których obniża się działanie zabezpieczające spienionej warstwy polikrzemianowej tak, że temperatura w tych punktach arkusza szklanego szyby ognioodpornej znajdującej się z dala od ognia, przekracza dopuszczalną temperaturę. Tworzenie się tych uszkodzonych miejsc, które nadmiernie przegrzewają się (gorące miejsca), powoduje, że część pianki polikrzemianowej uwalnia się z warstwy i opada w płomieniu pieca.

Celem wynalazku jest otrzymanie ulepszonej szyby ognioodpornej o budowie opisanej we wstępie, w celu zmniejszenia występowania defektów występujących miejscowo i tym samym zwiększenia czasu trwania odporności na ogień szyby ognioodpornej.

Przedmiotem wynalazku jest szyba ognioodporna zawierająca co najmniej dwa arkusze szklane, pomiędzy którymi umieszczona jest ognioodporna warstwa przezroczysta wykonana z utwardzonego, uwodnionego polikrzemianu metalu alkalicznego, w którym stosunek SiC2:MhO wynosi co najmniej 3:1, przy czym M oznacza co najmniej jeden metal alkaliczny i zawartość wody wynosi od 25% do 60% wagowych, w której to szybie co najmniej jeden arkusz szklany, którego powierzchnia jest w kontakcie z warstwą polikrzemianową, posiada na tej powierzchni warstwę podkładową, która ma wpływ na przylepność, charakteryzująca się tym, że co najmniej jedna powierzchnia szklana, która jest w kontakcie z warstwą polikrzemianową posiada warstwę podkładową, której przylepność do warstwy ognioodpornej obniża się w temperaturach testu zachowania się wobec ognia, przy czym warstwa podkładowa wykonana jest z substancji hydrofobowej lub z substancji, której temperatura mięknienia jest niższa od temperatury testu zachowania się wobec ognia lub jej równa.

Korzystnie szyba ognioodporna według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z kompozycji składającej się z co najmniej jednego silanu zawierającego organiczną grupę funkcyjną, który ma działanie hydrofobowe. Korzystnie warstwa podkładowa wykonana jest z kompozycji składającej się z co najmniej jednego silanu wybra4

189 700 nego z grupy składającej się z następujących silanów: fluoroalkilosilanów, perfluoroalkilosilanów, fluoroalkilotrichlorosilanów, perfluoroalkilotrichlorosilanów, fluoroalkiloalkoksysilanów, perfluoroalkiloalkoksysilanów, fluoroalifatycznych eterów sililowych, alkilosilanów i fenylosilanów, takich jak alkilotrimetoksysilan, ałkilotrietoksysilan, alkilotrichlorosilan lub fenylotrialkoksysilan oraz silikonów, takich jak polidimetylosiloksany, polidimetylosiloksany z grupami etoksy jako grupami końcowymi oraz polidimetylosiloksany z grupami metoksy jako grupami końcowymi.

Korzystnie warstwa podkładowa wykonana jest z kompozycji składającej się z co najmniej jednego kwasu tłuszczowego lub pochodnej kwasu tłuszczowego.

Korzystnie warstwa podkładowa wykonana jest z substancji, której temperatura mięknienia zawiera się w granicach od 60°C do 120°C, korzystniej warstwa podkładowa wykonana jest z substancji, której temperatura mięknienia jest wyższa od temperatury 90°C lub jej równa.

Korzystnie szyba ognioodporna według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z lakieru na bazie materiału termoplastycznego, takiego jak lakier akrylowy.

Korzystnie szyba ognioodporna według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z lakieru zawierającego rozproszone cząstki organiczne o wymiarach w zakresie od 0,1 pm do 5 pm.

Korzystnie warstwa podkładowa wykonana jest z lakieru zawierającego cząstki organiczne, których minimalna temperatura tworzenia błony (MFT) wynosi od 0°C do 25°C.

Korzystnie szyba ognioodporna według wynalazku charakteryzuje się tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z wosku.

Zgodnie z wynalazkiem, co najmniej jeden arkusz szklany, mianowicie ten, który będzie wystawiony na działanie ognia, zawiera na powierzchni warstwę podkładową, która jest w kontakcie z warstwą polikrzemianową, przy czym przylepność warstwy podkładowej obniża się w temperaturach testu zachowania się wobec ognia (lub testu odporności na ogień).

Dzieje się tak, dlatego, ponieważ wynalazek opiera się na stwierdzeniu, że w przypadku szyb otrzymywanych wcześniejszym sposobem podczas testów zachowania się wobec ognia uszkodzenia występowały z tego powodu, że arkusz szklany wystawiony na działanie ognia rozpada się, gdy przekroczony jest wcześniej ustalony gradient temperatury pomiędzy powierzchnią arkusza szklanego i osadzonej krawędzi arkusza szklanego, z powodu naprężeń rozciągających, które powstają w obszarze krawędzi, przy czym fragmenty szkła odpadające od arkusza zabierają ze sobą kawałki ognioodpornej warstwy polikrzemianowej, ponieważ przylepność materiału polikrzemianowego do szkła jest większa od sił kohezji wewnątrz materiału polikrzemianowego.

Z tych powodów, zgodnie z wynalazkiem przewiduje się zmniejszenie przylepności materiału polikrzemianowego do szkła w temperaturach testu zachowania się wobec ognia, tak, że siły kohezji w materiale polikrzemianowym przeważają i dzięki temu fragmenty szkła oddzielają się od materiału polikrzemianowego bez szkody dla spójności warstwy ognioodpornej.

Zgodnie z wynalazkiem, określenie warstwa podkładowa ma takie znaczenie jak to się zwykle określa w przemyśle wytwarzającym szyby ognioodporne, tak, że przylepność pomiędzy arkuszem szklanym poddawanym obróbce przy pomocy warstwy podkładowej i pomiędzy warstwą polikrzemianową jest wystarczająco wysoka dla zapobieżenia odszczepiania się warstwy polikrzemianowej od powierzchni szkła w normalnych temperaturach stosowania przez długie okresy czasu, szczególnie w czasie magazynowania.

Dlatego wyrażenie „w temperaturach testu zachowania się wobec ognia” rozumie się jako wskazujące temperatury napotykane w trakcie wystawienia arkusza szklanego na działanie ognia (lub arkusza wewnętrznego). Dzieje się tak, ponieważ nie jest wskazane odłączenie się masy ognioodpornej od arkusza zewnętrznego, który stanowi zabezpieczenie. Z drugiej strony, zgodnie z wynalazkiem, podczas testu zachowania się wobec ognia arkusz znajdujący się z dala od ognia (lub arkusz zewnętrzny) pozostaje bardziej zimny od arkusza wewnętrznego, tak, że nie ma działania na przylepność masy ognioodpornej. Aby przedstawić ideę wynalazku można powiedzieć, że przylepność do masy polikrzemianowej substancji korzystnych zgodnie z wynalazkiem jest zmniejszona w temperaturach powyżej około 90°C lub w tej temperaturze.

189 700

Korzystnie, każdy z arkuszy szklanych, które stanowią szybę, posiada warstwę podkładową na powierzchni kontaktującej się z masą polikrzemianową. Symetryczna budowa produktu ułatwia instalowanie szyby ognioodpornej.

W pierwszej odmianie wynalazku, pożądany cel uzyskuje się przez użycie warstwy podkładowej utworzonej z substancji hydrofobowej.

W korzystnym sposobie, tę warstwę podkładową tworzy się z kompozycji składającej się z co najmniej jednego silanu zawierającego organiczną grupę funkcyjną, który w pewnym zakresie oddziałuje hydrofobowe. Szczególnie fluorosilany, alkilosilany, fenylosilany i silikony stanowią część silanów, które oddziałują na przylepność, w sposób, który zmienia się w zależności od temperatury, to znaczy, które w przypadku testu zachowania się wobec ognia powodują obniżenie lepkości. Podczas gdy w przypadku tych silanów, w normalnych temperaturach stosowania i przez długi okres czasu nie obserwuje się rozwarstwienia pomiędzy powierzchnią ze szkła i materiałem polikrzemianowym, wykazują one swój wpływ na obniżenie przylepności w temperaturach, w których woda odparowuje z polikrzemianów. Silany hydrofobowe z pewnością reagują także chemicznie z powierzchnią szkła przy atomie krzemu, ale pozostała część cząsteczki, która zwykle składa się z fluorowanego łańcucha alkilowego, z alifatycznego łańcucha alkilowego lub łańcucha siloksanowego, pozostają niereaktywne z masą polikrzemianową i powodują zmniejszenie przylepności w przypadku kontaktu z ogniem.

Do silanów, które nadają się do celów zgodnie z wynalazkiem, zalicza się na przykład następujące silany:

- fluoroalkilosilany, perfluoroalkilosilany;

- fluoroalkilotrichlorosilany, perfluoroali^iilUi^ii^łhlutoiil^ny;

- fluoroalkiloalkoksysilany, perfluoroalkiloalkoksysilany;

- fluoroalifatyczne etery sililowe;

- ewentualnie podstawione alkilosilany i fenylosilany, takie jak alkilotrialkoksysilan, szczególnie alkilotrimetoksysilan i alkilotrietoksysilan, alkilotrichlorosilan lub fenylotrialkoksysilan;

- silikony, takie jak polidimetylosiloksany, polidimetylosiloksany z grupami etoksy jako grupami końcowymi oraz polidimetylosiloksany z grupami metoksy jako grupami końcowymi.

W powyższym zestawieniu, określenie „alkil” odnosi się do grupy zawierającej węglowodór, która na przykład może zawierać od 3 do 10 atomów węgla, a określenie „alkoksy” odnosi się do grupy eterowej, która może zawierać na przykład od 1 do 4 atomów węgla, szczególnie do grupy metoksy lub grupy etoksy.

W innym sposobie, który ponadto można połączyć z pierwszym, warstwę podkładową tworzy się z kompozycji zawierającej co najmniej jeden kwas tłuszczowy lub jedną pochodną kwasu tłuszczowego.

Przez określenie kwas tłuszczowy rozumie się kwas karboksylowy o długim łańcuchu, w którym łańcuch węglowy może zawierać wiązania nasycone i nienasycone, na przykład łańcuch zawierający od 8 do 26 atomów węgla, szczególnie od 10 do 24 i korzystnie od 12 do 20. Kwasy tłuszczowe do stosowania zgodnie z wynalazkiem mogą być pochodzenia naturalnego lub otrzymywane syntetycznie. Powinny one szczególnie odpowiadać następującemu wzorowi: CńH.nCf lub CnH(_2tr2)0₂, gdzie n oznacza liczbę całkowitą od 8 do 26, korzystnie od 14 do 20 i może to być na przykład kwas stearynowy lub kwas palmitynowy.

Przez określenie pochodna kwasu tłuszczowego rozumie się dowolny związek organiczny utworzony z kwasu zdefiniowanego powyżej, w którego strukturze znajduje się długi łańcuch węglowy, zawierający na przykład od 8 do 26 atomów węgla. Jako szczególnie korzystne pochodne, należy wymienić estry kwasów tłuszczowych, pochodne nasyconych lub nienasyconych alkoholi o długim lub krótkim łańcuchu.

Jakkolwiek związki te nie posiadają grup reaktywnych, zdolnych do reakcji chemicznej z powierzchnią szkła (w przeciwieństwie do atomu krzemu w silanie), jak się okazuje posiadają one bardzo dobrą, trwałą przyczepność do powierzchni szkła i mają zdolność tworzenia warstwy podkładowej odpowiadającej wymaganiom stawianym przez wynalazek.

W celu utworzenia warstwy podkładowej na arkuszu szklanym, kwasy tłuszczowe można stosować w dowolny sposób. Korzystnie, cienką warstwę kwasu tłuszczowego lub pochodnej kwasu tłuszczowego tworzy się z roztworu w odpowiednim rozpuszczalniku, takim

189 700 jak na przykład etanol lub izopropanol, metodą natryskiwania, powlekanie wałkiem lub ręcznie za pomocą szmat.

W innej odmianie wynalazku, którą można połączyć z pierwszą odmianą, warstwę podkładową tworzy się z substancji, w przypadku której temperaturę mięknienia osiąga się lub przekracza podczas testu zachowania się wobec ognia. Oznacza to, że temperatura mięknienia substancji jest niższa od temperatury testu zachowania się wobec ognia lub jej równa.

Taka warstwa podkładowa odpowiada wymaganiom stawianym przez wynalazek z uwagi na fakt, że gdy arkusz szklany wystawiony na działanie ognia rozpada się na kawałki, warstwa podkładowa mięknie, ewentualnie topi się, co powoduje, że masa ognioodporna ma bardzo ograniczoną przylepność do arkusza szklanego i tym samym stawia bardzo mały opór, gdy kawałki szkła odpadają. Siły kohezji w materiale polikrzemianowym przeważają nad przylepnością do szkła i fragmenty arkusza szklanego wystawione na działanie ognia oddzielają się od materiału polikrzemianowego, bez naruszenia integralności warstwy ognioodpornej.

Korzystnie, tego typu substancje posiadają względnie niską temperaturę mięknienia, na przykład w zakresie od 60°C do 120°C. Jednakże, korzystne są substancje, których temperatura mięknienia nie jest nadmiernie niska i wynosi na przykład co najmniej 90°C, aby były zdolne wytrzymać przegrzanie spowodowane światłem słonecznym lub obróbką termiczną stosowaną przed instalowaniem szkła albo, jeżeli jest to stosowne, utwardzanie cieplne masy ognioodpornej.

Jako przykłady odpowiednich substancji należy szczególnie wymienić woski, zarówno woski roślinne, zwierzęce albo mineralne, które są modyfikowane naturalnie lub chemicznie jak i woski syntetyczne.

Naturalne lub syntetyczne woski charakteryzują się względnie niską temperaturą mięknienia lub topnienia i właściwościami hydrofobowymi związanymi z obecnością składników organicznych zawierających długie łańcuchy węglowe. Z uwagi na to, należy odnotować że pozwalają one na osiągnięcie celów stawianych przez wynalazek, dzięki połączeniu dwóch właściwości, z jednej strony oddziaływaniu wysokiej temperatury mięknienia lecz także wpływowi hydrofobowości, jak w pierwszej odmianie.

Kompletny opis różnych grup wosków można znaleźć w „Kirk-Othmer Encyclopedia”, tom 22, strony 156-173, które to źródło zamieszcza się w niniejszym jako referencję.

Do przykładów wosków, które można stosować zgodnie z wynalazkiem zalicza się:

* woski naturalne

- woski roślinne: wosk kandelilla, wosk kamauba, wosk japoński, wosk esparto, ceryna, wosk trzcinowy, wosk rycynowy, wosk ouricury lub wosk montanowy;

- woski zwierzęce: wosk pszczeli, szelak, spermacet lub lanolina;

- woski mineralne: cerezyna lub ozokeryt (wosk ziemny);

- pochodne naftowe: petrolatum, parafina lub wosk mikrokrystaliczny;

* woski modyfikowane chemicznie: estryfikowany wosk montanowy lub uwodorniony wosk j oj oba;

* woski syntetyczne: poliolefmy lub poliglikole oksyetylenowe.

W celu utworzenia warstwy podkładowej na arkuszu szklanym, można stosować woski z roztworu w odpowiednim rozpuszczalniku i otrzymaną warstwę po odparowaniu rozpuszczalnika można polerować pod niewielkim naciskiem, aby warstwa stała się doskonale przezroczysta. Jeszcze lepiej, woski można osadzić na arkuszu szklanym przez bezpośrednie zastosowanie przy pomocy szmat. Nadmiar substancji można z kolei usunąć używając suchych szmat. Z tego punktu widzenia, odpowiednim woskiem jest na przykład wosk parafinowy lub wosk poliolefinowy, zawierający korzystnie łańcuch C2o-C3o.

Jako inne przykłady substancji, odpowiednich dla tej drugiej odmiany, można wymienić lakiery bazujące na organicznej substancji termoplastycznej. Dla obecnego zastosowania, lakiery powinny być odporne na środowisko alkaliczne masy ognioodpornej bazującej na uwodnionym polikrzemianie oraz ich temperatura mięknienia lub topnienia powinna być odpowiednia dla umożliwienia odszczepienia szkła w temperaturach testów zachowania się wobec ognia.

Ich temperatura mięknienia/topnienia wynosi od 90°C do 120°C, korzystnie 100°C.

Korzystne są szczególnie lakiery typu akrylowego, bazujące na dyspersji akrylanów. Żądane właściwości odporności na środowisko alkaliczne i żądaną temperaturę mięknienia

189 700 można dostosować do wymagań, szczególnie przez zmianę rodzaju oraz ilości monomerów (ester kwasu akrylowego i inne komonomery). Czyste dyspersje akrylanów, w których substancje rozproszone mają ciężar cząsteczkowy w zakresie od 50000 do 150000 g/mol, są najbardziej odpowiednimi zgodnie z wynalazkiem.

Spośród innych korzystnych właściwości zgodnie z wynalazkiem, zakres rozmiaru cząstek lakierów wynosi korzystnie w przybliżeniu od 0,01 pm do 5 pm, korzystnie w przybliżeniu 0,1 urn oraz temperatura tworzenia błony lub błony cienkowarstwowej (MFT - minimalna temperatura tworzenia błony) wynosi od 0°C do 25°C, korzystnie od 3°C do 17°C.

Korzystnie, dyspersje nie zawierają plastyfikatora. Dla przewidywanych technik stosowania, właściwości dyspersji można ewentualnie optymalizować za pomocą innych, odpowiednich dodatków. Tak więc, dyspersję można przystosować do zastosowania lakieru do arkusza szklanego metodą natryskiwania albo rozpylania lub powlekania wałkiem. Możliwe jest wprowadzanie takich dodatków jak modyfikowane polidimetylosiloksany, w celu wyregulowania zwilżalności i właściwości wyrównanego rozpływania się dyspersji albo też środków przeciw pienieniu lub promotorów tworzenia się błony, takich jak polimery powierzchniowo czynne.

Tak stosowane lakiery, tworzą po wysuszeniu przezroczystą warstwę podkładową, której grubość wynosi, korzystnie w zakresie od 5 urn do 100 m, korzystnie w zakresie od 10 pm do 30 pm

Inne właściwości i korzyści wynalazku okażą się ze szczegółowego opisu następujących przykładów, z odniesieniem do przykładu porównawczego według dotychczasowego stanu techniki.

Przykład porównawczy

Szybę ognioodporną o wymiarach powierzchni 1,33 x 1,13m² wytworzono z dwóch arkuszy szklanych, każdy o grubości 5 mm, wykonanych z hartowanego szkła „float” i z warstwy pośredniej o grubości 6 mm, wykonanej z polikrzemianu potasowo-litowego, w którym stosunek K:Li wynosił 8,5:1,5 oraz stosunek molowy Si^2:(K20+Li20) wynosił 5:1. Polikrzemian otrzymano przez wytworzenie mieszaniny 30% kwasu krzemowego w postaci dyspersji w wodzie i tlenków metali alkalicznych i przez wprowadzenie mieszaniny do przestrzeni pomiędzy dwoma arkuszami szklanymi, utrzymywanych osobno przez strukturę usztywniającą i odpowiednie sklejenie i następnie utwardzenie w temperaturze pokojowej. Zawartość wody w utwardzonym polikrzemianie wynosiła 51,2% wagowych.

Przed zmontowaniem arkuszy szklanych, powierzchnię skierowaną do wnętrza każdego z dwóch arkuszy szklanych poddano obróbce silanem poprawiającym przylepność, w tym przypadku glicydoksypropylotrietoksysilanem.

Tak otrzymaną szybę ognioodporną poddano następnie testowi zachowania się wobec ognia, zgodnie z normami DIN 4102 lub ISO/DIS 834-1, przez zamocowanie jej w piecu płomieniowym w uchwycie wykonanym ze stali nierdzewnej za pomocą uchwytów o wymiarach 20 mm i następnie eksponowanie na płomień według standardowej krzywej temperaturowej (STC).

Już po krótkim okresie czasu, arkusz szklany skierowany w stronę ognia oddzielił się od masy ognioodpornej materiału polikrzemianowego i odrywał małe i większe kawałki materiału ognioodpornego z warstwy ognioodpornej. Ten arkusz szklany rozpadł się po 5 minutach. Fragmenty szkła spadały w piecu wraz z fragmentami materiału ognioodpornego przylegającego do nich. W miejscach, w których nie było materiału ognioodpornego na skutek jego odpadnięcia, stwierdzono po krótkim okresie czasu, że temperatura powierzchni zewnętrznego arkusza szklanego przekroczyła dopuszczalne maksimum to jest 190°C. Doświadczenie zostało przerwane po 15 minutach. Nie osiągnięto założonego czasu odporności wynoszącego 30 minut.

Przykład 1

Szybę ognioodporną wytworzono w ten sam sposób, jaki opisano w przykładzie porównawczym, z tym tylko wyjątkiem, że powierzchnie, które są w kontakcie z warstwą polikrzemianową poddano obróbce silanem hydrofobowym z grupy perfluoroalkilosilanów. Naprężenie powierzchniowe szkła zostało tym samym w znacznym stopniu zredukowane. Dzięki temu, na przykład, kąt zwilżania kroplami wody ma po obróbce silanem wartość w przybliżeniu 90°, podczas gdy kąt zwilżania przed obróbką wynosił 40°.

189 700

Tę szybę ognioodporną umieszczono w piecu płomieniowym w tych samych warunkach i test zachowania się wobec ognia przeprowadzono w taki sposób, jak w przykładzie porównawczym. W krótkim czasie po rozpoczęciu się testu odporności na ogień, arkusz szklany znajdujący się od strony ognia także oddzielił się od struktury materiału ognioodpornego, lecz w tym przypadku oddzielił się całkowicie, tak, że żaden fragment materiału ognioodpornego nie pozostał przyklejony do arkusza szklanego. Gdy po pięciu minutach, arkusz szklany rozpadł się na kawałki i gdy fragmenty spadły w piecu, z pieca nie wyjęto kawałków materiału ognioodpornego, przeciwnie cała warstwa ognioodporna pozostała nienaruszona na jej całej powierzchni jako osłona (ekran) zabezpieczająca przed ogniem. Na zewnętrznej powierzchni arkusza szklanego odwróconej tyłem do pieca płomieniowego, nie stwierdzono defektów spowodowanych przez niedopuszczalne wysokie temperatury. Osiągnięto żądany czas odporności wynoszący 30 minut i test zachowania się wobec ognia przerwano po 40 minutach.

W przypadku obróbki powierzchni szklanych alkilosilanami, fluorochlorosilanami i silikonami, w podobnych testach uzyskano takie same dobre wyniki.

Przykład 2

Szybę ognioodporną o wymiarach powierzchni 1,24 x 2,05m² wytworzono z dwóch arkuszy szklanych, każdy o grubości 5 mm, wykonanych z hartowanego szkła „float” i z warstwy pośredniej o grubości 6 mm, wykonanej z polikrzemianu potasowo-litowego, w którym stosunek K:Li wynosił 8,5:1,5 oraz stosunek molowy SiO2: (K2O+U2O) wynosił 5:1, jak w przykładzie 1, ale z warstwą podkładową bazującą na kwasie tłuszczowym.

Przed zmontowaniem arkuszy szklanych, powierzchnię skierowaną do wnętrza każdego z dwóch arkuszy szklanych poddano obróbce roztworem kwasu stearynowego w izopropanolu o stężeniu wybranym z zakresu od 0,1% do 2% wagowych, w tym przypadku o stężeniu 1,5%. Roztwór nałożono przy pomocy wałków gumowych.

Tak otrzymana szyba ognioodporna, gdy została poddana testowi zachowania się wobec ognia, zgodnie z normami DIN 4102 lub ISO/DIS 834-1, wykazała odporność większą od 30 minut, dzięki efektowi odszczepienia fragmentów szklanych arkusza wystawionego na działanie ognia.

Przykład 3

Szybę ognioodporną o wymiarach powierzchni 1,24 x 2,05m wytworzono z dwóch arkuszy szklanych, każdy o grubości 5 mm, wykonanych z hartowanego szkła „float” i z warstwy pośredniej o grubości 6 mm, wykonanej z polikrzemianu potasowo-litowego, w którym stosunek K:Li wynosił 8,5:1,5 oraz stosunek molowy SiO2:(K2O+Li2O) wynosił 5:1, jak w przykładzie 1, poza dwoma różnicami:

- zastosowano podłoże na bazie wosku;

- w celu otrzymania warstwy polikrzemianowej, mieszaninę kwasu krzemowego i tlenków metali alkalicznych utwardzono pomiędzy dwoma arkuszami szklanymi w temperaturze powyżej 80°C (zwykle w zakresie od 80°C do 90°C).

Przed zmontowaniem arkuszy szklanych, powierzchnię skierowaną do wnętrza każdego z dwóch arkuszy szklanych pokryto warstwą wosku parafinowego C24-C28. Wosk nakładano na arkusz szklany ręcznie przy użyciu szmat, przy czym arkusz szklany podgrzewano lekko w celu ułatwienia nakładania wosku.

Tak otrzymana szyba ognioodporna, gdy została poddana testowi zachowania się wobec ognia, zgodnie z normami DIN 4102 lub ISO/DIS 834-1, wykazała odporność większą od 30 minut, dzięki efektowi odszczepienia fragmentów szklanych arkusza wystawionego na działanie ognia.

Przykład 4

Szybę ognioodporną o wymiarach powierzchni 1,24 x 2,05m2 wytworzono z dwóch arkuszy szklanych, każdy o grubości 5 mm, wykonanych z płaskiego szkła hartowanego i z warstwy pośredniej o grubości 6 mm, wykonanej z polikrzemianu potasowo-litowego, w którym stosunek K:Li wynosił 8,5:1,5 oraz stosunek molowy SiO2:(K2O+Li2O) wynosił 5:1, stosując utwardzanie, jak w przykładzie 1 lub ogrzewanie, jak w przykładzie 3, przy czym zastosowano podłoże na bazie lakieru.

189 700

Przed zmontowaniem arkuszy szklanych, powierzchnię skierowaną do wnętrza każdego z dwóch arkuszy szklanych pokryto warstwą lakieru.

Lakier nakładano przez rozpylanie kompozycji o następującym składzie:

- 100 części wagowych dyspersji czystego akrylanu o ciężarze cząsteczkowym wynoszącym 120000 g/mol,

- 0,2 części wagowych dodatku przeciwdziałającego koalescencji,

- 0,5 części wagowych dodatku poprawiającego zwilżalność i rozpływanie się, bazującego na polidimetylosiloksanie, oraz

- 0,2 części środka przeciw pienieniu, stanowiącego mieszankę polimerów powierzchniowo czynnych.

Żądane właściwości reologiczne uzyskano przez rozcieńczenie lakieru wodą dejonizowaną aż osiągnięto lepkość odpowiednią do stosowania metody rozpyłowej. Zwykle odpowiednie jest rozcieńczenie z zastosowaniem 20% wody.

Grubość suchej warstwy lakieru, po odparowaniu fazy wodnej i utwardzeniu w temperaturze około 60°C przez około 10 minut wynosiła 50 pm.

Gdy tak otrzymaną szybę ognioodporną poddano testowi zachowania się wobec ognia, zgodnie z normami DIN 4102 lub ISO/DIS 834-1, arkusz szklany wystawiony na działanie ognia po trzech minutach całkowicie oddzielił się od masy ognioodpornej, bez pojedynczych pozostałości polikrzemianowych na szkle.

189 700

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz.

Cena 2,00 zł.

Claims (10)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Szvba ognioodporna, zawierająca co najmniej dwa arkusze szklane, pomiędzy którymi umieszczona jest ognioodporna warstwa przezroczysta wykonana z utwardzonego, uwodnionego polikrzemianu metalu alkalicznego, w którym stosunek SiO2:M₂O wynosi co najmniej 3:1, przy czym M oznacza co najmniej jeden metal alkaliczny i zawartość wody wynosi od 25% do 60% wagowych, w której to szybie co najmniej jeden arkusz szklany, którego powierzchnia jest w kontakcie z warstwą polikrzemianową, posiada na tej powierzchni warstwę podkładową, która ma wpływ na przylepność, znamienna tym, że co najmniej jedna powierzchnia szklana, która jest w kontakcie z warstwą polikrzemianową posiada warstwę podkładową, której przylepność do warstwy ognioodpornej obniża się w temperaturach testu zachowania się wobec ognia, przy czym warstwa podkładowa wykonana jest z substancji hydrofobowej lub z substancji, której temperatura mięknienia jest niższa od temperatury testu zachowania się wobec ognia lub jej równa.
2. 2. Szyba ognioodporna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z kompozycji składającej się z co najmniej jednego silanu zawierającego organiczną grupę funkcyjną, który ma działanie hydrofobowe.
3. 3.. Szyba ognioodporna według zastrz. 2, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z kompozycji składającej się z co najmniej jednego silanu wybranego z grupy składającej się z następujących silanów: fluoroalkilosilanów, perfluoroalkilosilanów, fluoroalkilotrichlorosilanów, perfluoroalkilotrichlorosilanów, fluoroalkiloalkoksysilanów, perfluoroalkiloalkoksysilanów, fluoroalifatycznych eterów sililowych, alkilosilanów i fenylosilanów, takich jak alkilotrimetoksysilan, alkilotrietoksysilan, alkilotrichlorosilan lub fenylotrialkoksysilan oraz silikonów, takich jak polidimetylosiloksany, polidimetylosiloksany z grupami etoksy jako grupami końcowymi oraz polidimetylosiloksany z grupami metoksy jako grupami końcowymi
4. 4. Szyba ognioodporna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z kompozycji składającej się z co najmniej jednego kwasu tłuszczowego lub pochodnej kwasu tłuszczowego.
5. 5. Szyba ognioodporna według zastrz. 1, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z substancji, której temperatura mięknienia zawiera się w granicach od 60°O do 120°O.
6. 6. Szyba ognioodporna według zastrz. 5, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z substancji, której temperatura mięknienia jest wyższa od temperatury 90°O lub jej równa.
7. 7. Szyba ognioodporna według zastrz. 5 albo 6, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z lakieru na bazie materiału termoplastycznego, takiego jak lakier akrylowy.
8. 8. Szyba ognioodporna według zastrz. 7, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z lakieru zawierającego rozproszone cząstki organiczne o wymiarach w zakresie od 0,1 pm do 5 pm.
9. 9. Szyba ognioodporna według zastrz. 8, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z lakieru zawierającego cząstki organiczne, których minimalna temperatura tworzenia błony wynosi od 0°O do 25°O.
10. 10. Szyba ognioodporna według zastrz. 1 albo 5, albo 6, znamienna tym, że warstwa podkładowa wykonana jest z wosku.