PL190563B1 - Układ ognioodpornej laminowanej szyby szklanej - Google Patents

Abstract

1 . Uklad ognioodpornej laminowanej szyby szklanej, zawierajacy szybe szklano- ceramiczna, odporna na wysokie temperatury i szoki termiczne o szorstkich powierzch- niach rozpraszajacych swiatlo, polaczona na kazdej z jej dwóch powierzchni z szyba ze szkla krzemianowego przy pomocy przezroczystych warstw posrednich o wspólczynniku zalamania odpowiadajacym wspólczynnikowi zalamania szyby szklano-ceramicznej, zna- mienny tym, ze zawiera przezroczyste warstwy posrednie miedzy szyba szklano- ceramiczna i sasiadujacymi szybami ze szkla krzemianowego skladajace sie z polimeru termoplastycznego o znacznej zdolnosci zatrzymywania odlamków, przy czym szyby ze szkla krzemianowego sa hartowane termicznie. PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest układ ognioodpornej laminowanej szyby szklanej, obejmujący szybę szklano-ceramiczną odporną na wysokie temperatury i szoki termiczne i mającą szorstkie powierzchnie rozpraszające światło, przy czym szyba ta jest połączona na każdej z jej dwóch powierzchni z szybą ze szkła krzemianowego za pomocą przezroczystych warstw pośrednich o współczynniku załamania odpowiadającym współczynnikowi załamania szyby szklano-ceramicznej.

Układ ognioodpornej laminowanej szyby szklanej tego typu jest znany z dokumentu EP-A-0 524 418. Szyba szklano-ceramiczna ma szczególnie niski współczynnik rozszerzalności cieplnej i stosunkowo wysoką temperaturę mięknienia i jest tym samym szczególnie odpowiednia, do stosowania jako szkło ogniouodpomiające. Szyby szklano-ceramiczne wskutek ich skrajnie niskiego współczynnika rozszerzalności cieplnej są niewrażliwe na szybkie zmiany temperatury, tak że wytrzymują nawet tzw. próbę wody gaśniczej, podczas której strumień wody gaśniczej jest kierowany na szybę szklano-ceramiczna ogrzaną do 800°C.

Ze względu na sposób ich wytwarzania, szyby szklano-ceramiczne mająjednak szorstką powierzchnię i nie mają klarownej przezroczystości wskutek ich efektu rozpraszania światła. Niemniej mogą być one stosowane jako przezroczyste ogniouodpomiające oszklenie bez skomplikowanego szlifowania i operacji polerowania, szyba szklano-ceramiczna w znanym szkle ogniouodporniającym jest łączona optycznie z klarownymi przezroczystymi szybami ze szkła krzemianowego przy pomocy przezroczystych warstw mających ten sam współczynnik załamania. Szorstkość powierzchni pierwotnie powodującą efekt rozpraszania światła szyby szklano-ceramicznej nie staje się zatem oczywista.

W znanym szkle ogniouodpamiającym opisanego wyżej typu, przeźroczyste warstwy pośrednie między szybą szklano-ceramiczną i szybami szklanymi składają się z materiału nieorganicznego, który spienia się pod wpływem ciepła, w szczególności z wodnego krzemianu sodu. Te warstwy pośrednie krzemianu sodu są tworzone przez wylewanie krzemianu sodu, w postaci odpowiedniej dla wylewania, zawierającego 30 do 34% wag. wody, na dwie szyby

190 563 ze szkła krzemianowego i pozostawienie do wyschnięcia i następnie przez przyłączenie pokrytych szyb szklanych do szyby szkłano-ceramicznej w autoklawie w wyniku działania ciepła i ciśnienia.

Szkła ogniouodpomiające tego typu mają bardzo dobre właściwości ognioodporne. Nie wykazują one jednakże właściwości bezpiecznego szkła, jeśli chodzi o urazy spowodowane przez odłamki, gdy układ szyby ogniouodpomiającej ulega rozbiciu, np. gdy ktoś upadnie na układ szyby ogniouodpomiającej tego typu. W istocie zawarty tam pośredni krzemian sodu jako taki nie ma właściwości zatrzymywania odłamków, jak to jest w przypadku pośrednich warstw polimerowych stosowanych normalnie w bezpiecznym szkle laminowanym. Jednak w wielu przypadkach pożądane jest, by szkła ogniouodpomiajace, oprócz właściwości ognioodpornych, miały także właściwości szkła bezpiecznego, tzn. by zapobiec poważnym urazom spowodowanym przez odłamki, w przypadku kontaktu ciała z rozdrobnionym szkłem ogniouodpomiającym.

Ponadto w przypadku znanych szkieł ogniouodpomiających zewnętrzne szyby ze szkła krzemianowego rozpadają się na duże fragmenty, o ostrych krawędziach pod wpływem naprężenia mechanicznego wywołanego wstrząsem. Ponadto, zarówno obie szyby szklane jak i szyba szklano-ceramiczna mają stosunkowo niską wytrzymałość na zginanie, i to ma również niekorzystny wpływ na właściwości bezpiecznego szkła, ponieważ tłuką się łatwo pod wpływem ostrego naprężenia wywołanego wstrząsem.

Celem wynalazku jest - poprzez zastosowanie szyby szklano-ceramicznej - opracowanie szkła ogniouodpomiającego, które oprócz dużej odporności ogniowej, ma zwiększona trwałość mechaniczną i właściwości bezpiecznego szkła, jeśli chodzi o urazy spowodowane przez odłamki.

Układ ognioodpornej laminowanej szyby szklanej obejmujący szybę szklano-ceramiczną odporną na wysokie temperatury i szoki termiczne o szorstkich powierzchniach rozpraszających światło, połączoną, na każdej z jej dwóch powierzchni z szybą ze szkła krzemianowego przy pomocy przezroczystych warstw pośrednich o współczynniku załamania odpowiadającym współczynnikowi załamania szyby szkłano-ceramicznej, według wynalazku zawiera przezroczyste warstwy pośrednie między szybą szklano-ceramiczną i sąsiadującymi szybami ze szkła krzemianowego składające się z polimeru termoplastycznego o znacznej zdolności zatrzymywania odłamków, przy czym szyby ze szkła krzemianowego są hartowane termicznie.

Według wynalazku, cel ten jest osiągany przez to, że przezroczyste warstwy pośrednie między szybą szklano-ceramiczną i sąsiednimi szybami ze szkła krzemianowego składają się z polimeru termoplastycznego wykazują znaczny efekt zatrzymywania odłamków, i przez to, że szyby ze szkła krzemianowego są hartowane termicznie. Hartowane szyby szklane, z uwagi na ich wstępne naprężenia ściskające występujące w ich obszarach powierzchniowych i w obszarze obrzeżnym, wykazują zalety polegające na znacznie zwiększonej sile rozciągania w obszarze obrzeżnym i ogólnie zasadniczo wyższą wytrzymałością na zginanie niż normalne, tzn. nie hartowane, szyby szklane. Wysokie naprężenie ściskające w obszarze obrzeżnym daje w efekcie hartowane szyby szklane o zasadniczo zwiększonej ogniotrwałości, ponieważ naprężenia, które występują w obszarze obrzeżnym wskutek różnicy temperatur między obrzeżem umocowanym w ramie i powierzchnią szyby, wystawioną na działanie ognia, są najpierw skompensowane przez wstępne naprężenia ściskające, w taki sposób, że szyby ze szkła hartowanego pękają dopiero znacznie później.

Istotnie, ponieważ polimer jest stosowany do warstwy pośredniej, ochrona przeciwogniowa układu według wynalazku jest mniejsza w porównaniu ze znanym układem szyby ogniouodpomiającej, ponieważ pojemność termoizolacyjna polimeru, który zwęgla się, jest mniejsza niż pojemność termoizolacyjna warstwy krzemianu sodu, która spienia się. Jednak z innego punktu widzenia, wada ta jest co najmniej częściowo skompensowana za pomocą szyby ogniouodpomiającej według wynalazku, wskutek tego, że warstwy pośrednie pozostają na dłużej nienaruszone dzięki dłuższej odporności szyb ze szkła hartowanego. Natomiast szyby ze szkła nie hartowanego w znanych układach ogniouodpomiających w normalnym przypadku łamią się po fragmentacji i porywają ze sobą cząstki tworzące pianę

190 563 warstwy pośredniej, tak że ta ostatnia jest osłabiona w większym lub mniejszym stopniu i w konsekwencji traci swoją pojemność termoizolacyjna.

Szczególne zalety układu według wynalazku polegają na tym, że - w kategoriach porównywalnych właściwości ognioodpornych - ma on zasadniczo większą odporność na wstrz.ąsy’ mechaniczne i naprężenia zginających i z drugiej strony wykazuje także wyraźnie zaznaczone właściwości szkła bezpiecznego, jeśli chodzi o urazy spowodowane przez odłamki.

Jako szyby ze szkła hartowanego mogą być stosowane np. szyby ze szkła hartowanego wykonane z przemysłowego szkła odlewanego. Przemysłowe szkło odlewane ma współczynnik rozszerzalności cieplnej do 8,5 x 10'⁶ K’¹ i, ze względu na stosunkowo wysoki współczynnik rozszerzalności cieplnej, może być hartowane przy pomocy instalacji konwencjonalnego hartowania, tak że może osiągnąć wytrzymałość na zginanie aż do 200 N/mm², zmierzone według DIN 52303 lub EN 12150. Tego rodzaju szyby z hartowanego szkła odlewanego ulegając fragmentacji, dzielą się na małe nieszkodliwe ziarna szkła. Z drugiej jednak strony szyby ze szkła odlewanego tracą swoją trwałość wskutek ich stosunkowo niskiej temperatury mięknienia wynoszącej około 730°C, tak że efekt termoizolacji zwęglonej warstwy pośredniej znika gdy szyby ze szkła odlewanego uwalniają warstwę pośrednią w wyniku ich mięknienia.

Możliwe jest jednak stosowanie szyb ze szkła hartowanego o współczynniku rozszerzalności cieplnej a 20-300 do 8,5 x 10’° K’1 w szczególności 6 do 8,5 x l0’⁶ K‘1 i punkt mięknienia 750 do 830°C. Szkła te z jednej strony można wystarczająco hartować za pomocą istniejących instalacji hartowania, tak by miały wymagane właściwości bezpiecznego szkła i, z drugiej strony, wyraźnie wyższą temperaturę mięknienia, tak że ich odporność jest znacznie dłuższa w przypadku pożaru.

Większość spośród rozmaitych arkuszy polimerów dostępnych na rynku można zastosować jako termoplastyczne warstwy pośrednie, o ile wykazują efekt zatrzymywania odłamków, wymagany w przypadku szkła bezpiecznego. Pośrednie warstwy termoplastyczne mogą się składać z takich samych, bądź z różnych materiałów. W rachubę wchodzą arkusze poliwinylo-butyralu (PVB), poliuretanu (TPU), kopolimerów etylenu i octanu winylu (EVA) lub fluorowanych węglowodorów (THV), zwłaszcza do tego ceiu. Zaletą arkuszy THV jest w szczególności to, że są one trudnopalne. W razie pożaru w przypadku użycia tych arkuszy faktycznie nie tworzą się żadne produkty rozkładu.

Poniżej opisano bardziej szczegółowo dwa praktyczne przykłady szkieł ogniouodpomiających według wynalazku.

Przykład I

Laminowaną szybę szklaną o wymiarach powierzchni 1,33 x 0,75 m2 wytworzono z szyby szklano-ceramicznej o grubości 5 mm (KERALITE firmy KERAGLASS, Francja), z dwóch zewnętrznych arkuszy szkła, każda o grubości 5 mm, wykonanych z hartowanego termicznie szkła odlewanego, i z dwóch arkuszu PVB, każdy o grubości 0,38 mm, według znanej metody z użyciem autoklawu pod wylyyvem ciepła i ciśnienia. Układ szyby ze szkła laminowanego zamontowano w typowej ramie stalowej, z brzegiem 12 mm, i wprowadzono do pieca płomieniowego, w którym przeprowadzono próbę ogniową według DIN 4102 lub ISO/DIS 834-1 według tzw. standardowej krzywej temperaturowej (ETK).

minut po rozpoczęciu próby ogniowej, arkusz szkła zwrócony do ognia rozpadł się. Tak uwolniony PVB uległ działaniu ogniu i rozłożył się. Szyba szklano-ceramiczna i szyba ze szkła hartowanego z dala od ognia nie pękły w konsekwencji zapewniły, że komora pieca była w pełni szczelna. Próbę ogniową przerwano po 45 minutach. Szyba szklano-ceramiczna miała temperaturę 805°C pod koniec próby ogniowej. Bezpośrednio po wyłączeniu palnika, szybę ogniouodpomiającą gwałtownie ochłodzono z zewnątrz przy pomocy silnego strumienia wody. Zewnętrzna szyba z hartowanego szkła natychmiast uległa fragmentacji. Niemniej szyba szklano-ceramiczna wytrzymała strumień wody bez pęknięcia.

Przykład II

Laminowana szybę szklaną o wymiarach powierzchni 1,33 x 0,75 m2 wytworzono z tych samych szyb szklanych i z szyby szklano-ceramicznej, jak w przykładzie I. W tym przypadku jednak złączono je razem przy pomocy arkuszy termoplastycznych o grubości 0,5 mm, utworzonych z polimeru typu fluorowanych węglowodorów (produkt THV z firmy DYNEON, Niemcy), na drodze działania ciepła i ciśnienia stosując metodą autoklawową.

190 563

Uzyskany układ szyby z laminowanego szkła poddano jeszcze raz próbie ogniowej w piecu płomieniowym, jak w przykładzie I.

Około 12 minut po rozpoczęciu próby ogniowej, arkusz szkła hartowanego zwrócony do ognia rozpadł się, tak że arkusz termoplastyczny ustawiony po tej samej stronie, co ogień został wystawiony na jego działanie. Jednak materiał arkusza nie został opanowany przez ogień, lecz uległ powolnemu rozkładowi termicznemu. Nie zaobserwowano żadnego uwalniania gazowych i/lub palnych produktów rozkładu na zewnątrz pieca w obszarze ramy utrzymującej układ szyny z laminowanego szkła. Próbę ogniową przerwano po 95 minutach. W tym momencie szyba szklano-ceramiczna i zewnętrzna szyba szklana były wciąż nienaruszone i w międzyczasie osiągnęły temperaturę 830°C.

Bezpośrednio po wyłączeniu palnika ogniouodpomiajaca szyba gwałtownie ochłodzono z zewnątrz przy pomocy strumienia wody gaśniczej. Następnie zewnętrzna szyba szklana natychmiast pękła. Niemniej szyba szklano-ceramiczna wytrzymała strumień wody bez pęknięcia, co zapewniło odblokowanie komory w stanie nienaruszonym.

190 563

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 50 egz. Cena 2,00 zł.

Claims (4)

1. Zastrzeżenia patentowe

   1. Układ ognioodpornej laminowanej szyby szklanej, zawierający szybę szklanoceramiczną, odporną na wysokie temperatury i szoki termiczne o szorstkich powierzchniach rozpraszających światło, połączoną, na każdej z jej dwóch powierzchni z szybą ze szkła krzemianowego przy pomocy przeźroczystych warstw pośrednich o współczynniku załamania odpowiadającym współczynnikowi załamania szyby szklano-ceramicznej, znamienny tym, że zawiera przezroczyste warstwy pośrednie między szybą szklano-ceramiczną i sąsiadującymi szybami ze szkła krzemianowego składające się z polimeru termoplastycznego o znacznej zdolności zatrzymywania odłamków, przy czym szyby ze szkła krzemianowego są hartowane termicznie.
2. 2. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako hartowane termicznie szyby ze szkła krzemianowego zawiera szyby składające się z handlowego szkła odlewanego o współczynniku rozszerzalności cieplnej do 8,5 x 10'⁶K'' i temperaturę mięknienia około 730°C.
3. 3. Układ według zastrz. 1, znamienny tym, że jako hartowane termicznie szyby ze szkła krzemianowego zawiera szyby składające się ze szkieł o współczynniku rozszerzalności cieplnej a 20-300 6 do 8,5 x 10’⁶K'⁴ i temperaturze mięknięcia 750 do 830°C.
4. 4. Układ według zastrz. 1 albo 2, albo 3, znamienny tym, że jako termoplastyczne warstwy pośrednie, zawiera identyczne lub różne termoplastyczne warstwy pośrednie, składające się z poliwinylobutyralu, poliuretanu, kopolimerów etylenu i octanu winylu lub kopolimeru fluorowanego węglowodoru.