CZ2002917A3

CZ2002917A3 - Transparentní protipožární zasklívací dílec

Info

Publication number: CZ2002917A3
Application number: CZ2002917A
Authority: CZ
Inventors: Pierre Goelff; Guy Mertens; Xavier Dallenogare; Mehdi Ghodsi
Original assignee: Glaverbel
Priority date: 1999-09-16
Filing date: 2000-09-11
Publication date: 2003-02-12
Also published as: AU7419400A; ATE253454T1; EP1230081A1; EP1230081B1; DE60006418T2; US6838180B1; BE1012903A3; DE60006418D1; WO2001019608A1; CZ298863B6

Description

Transparentní protipožární zasklívací dílec

Oblast techniky

Vynález se týká protipožárních zasklívacích dílců, obsahujících intumescentní materiál (materiál schopný bobtnání nebo napěňovatelný materiál - dále v celém textu pro krátkost: intumescentní) se zlepšenými vlastnostmi.

Dosavadní stav techniky

Protipožární zasklívací dílce uvedeného typu mohou vést k použití různých materiálů. Volba intumescentních materiálů velmi významně ovlivňuje nejen tepelné vlastnosti zasklívacích dílců, ale také postupy výroby těchto zasklívacích dílců, které jsou jedním z důležitých prvků zejména jejich odbytové ceny.

Výrobky, požadované uživateli musí mít čím dál tím lepší vlastnosti. Zejména musí zasklívací dílce vykazovat čím dál tím delší odolnost proto požáru v čím dál tím přísnějších teplotních podmínkách. Pro uspokojení těchto nových požadavků navrhli výrobci zejména použití nových intumescentních materiálů, lépe odolávajících velmi vysokým teplotám. V hodnocení odolnosti těchto materiálů je významným prvkem teplota, při níž ve zkouškových cyklech vystavení ohni se intumescentní materiál po vytvoření pěny roztaví nebo se zhroutí. Této přeměně materiálu odpovídá ztráta jeho izolačních vlastností. Jestliže se nejobvyklejší intumescentní materiály na bázi hydratovaných alkalických silikátů, přeměňují při teplotě přibližně 400 až 500°C, dovolují jiné materiály dosáhnout a překročit 700°C.

Mezi materiálů vedoucích k tvorbě pěn odolávají nejI ·· ·· ♦ · *

I · « • 4

999

9 ·» ·» • · 9 9

9 9 • 999 » ·♦·

-2vyšším teplotám se zdají být sloučeniny obsahující fosfáty ty, které nejlépe vyhovují těmto novým požadavkům. Materiály tohoto typu jsou předmětem zveřejněných patentových spisů, zejména WO 99/19422 na jméno přihlašovatele.

Kromě jejich zvýšené tepelné odolnosti se materiály odlišují od nejobvykleji používaných kompozic na bázi silikátů jejich Teologickými vlastnostmi a podmínkami jejich použití, které z toho vyplývají. Zejména tyto kompozice na bázi fosfátů želatinují ve velmi specifických podmínkách a neposkytují vždy požadovanou stabilitu ve zkouškách tepelného nárazu. Hlavní obtíž je tendence intumescentních materiálů na bázi fosfátů téci účinkem tepla při teplotách nižších, než jsou teploty tvorby pěny.

Rozumí se, že účinnost protipožárních zasklívacích dílců vyžaduje, aby každá z jejich složek hrála vhodně svoji roli. Intumescentní materiál působí různými způsoby. Absorbuje část tepla přijímaného sklem a vyvolává přechod hydratační vody, kterou obsahuje, do stavu páry. Tvoří také clonu proti vedení a sálání tepla neprůhlednou pěnou, kterou tvoří při odpařování stejné vody. Materiál konečně udržuje plošné skleněné díly v jejich poloze i po té, co došlo k jejich prasknutí tepelným nárazem. Jestliže se materiál eliminuje tečením před tím, než vyvolá tvorbu pěny, nemůže zastávat žádnou z těchto rolí, které jsou podstatné pro dobré fungování protipožárních skel.

Pro zvýšení odolnosti zasklívacích dílců proti ohni spočívá běžně používaný prostředek v násobení počtu plošných skleněných dílů a mezilehlých intumescentních vrstev. Principem je klást do cesty postupně prvky, které zpožďují ko• 4

444 4 4

-3. Γ**

4 44 4 Λ

4 4

444 • · · • · 44 4 4 nečnou destrukci zasklívacího dílce. V případě sestavy obsahující více vrstev z intumescentního materiálu na bázi fosfátů mohou vzniknout obtíže z nedostatečné odolnosti vůči tečení při teplotách předcházejících expandování. Jestli totiž při vystavení požární zkoušcei dovoluje tepelný náraz vhodně expandovat první intumescentní vrstvu, stoupá teplota následujících vrstev, chráněných touto první tepelnou bariérou, pomaleji. Pokud intumescentní materiál dostatečně nevzdoruje tečení za tepla, nejsou již následující vrstvy schopné uspokojivě vykonávat svou funkci.

Autoři se tedy snažili hledat zlepšené intumescentní materiály, které by vykazovaly velmi zvýšenou teplotu přeměny pěny, a které by současně odolávaly tečení při mezilehlých teplotách, předcházejících tvorbě pěny.

Podstata vynálezu

Autoři prokázali, že intumescentní materiály, a určené pro zavádění do složení protipožárních zasklívacích dílců, na bázi fosfátů a obsahující vhodné přísady, mohou splňovat uvedený cíl. Materiály podle vynálezu obsahují jako přísadu velmi jemný prášek pyrogenního oxidu křemičitého (pyrogenního křemene - dále: pyrogenního oxidu křemičitého) a směs pyrogenního oxidu křemičitého a oxidu hlinitého.

Autoři zejména prokázali důležitost přidávání těchto pyrogenních oxidů křemičitých, eventuelně smíšených s oxidem hlinitým, pro měnění vlastností intumescentních materiálů, tvořených hydrogenfosforečnany hořčíku, vápníku a hliníku, hydratovaných jak jsou popsány ve výše uvedeném zveřejněném patentovém spisu.

I ·· » 4 ·-4» ·

4 44 • 4 4 · 4

Prášky pyrogenního oxidu křemičitého, nebo směs pyrogenního oxidu křemičitého a oxidu hlinitého, jsou na trhu dostupné zejména jako ztekucovadla prášků, jako plnivo plastů nebo jako zahušůovadla různých výrobků, jako nátěrových barev, kosmetických výrobků atd.

Použití zahuštovacích činidel v intumescentních materiálech pro měnění jejich reologických vlastností již bylo navrženo. Pro zachování transparentní povahy zasklívacích dílců se zdálo potřebné volit látky, které jsou nejen kompatibilní s jinými složkami materiálu, ale jsou navíc v tomto materiálu rozpustné.

Volba přiměřených látek je tím více choulostivá, protože materiály na bázi fosfátů jsou velmi agresivní. Alkalické fosfáty vedou ke složením s velmi kyselými hodnotami pH, nekompatibilními s nejobvyklejšími zahušůovacími činidly. Dříve navrhovaná zahušůovací činidla pro intumescentní vrstvy byly například hydroxyethylcelulózy, polyvinylalkoholy, přírodní gumy atd. Ukázaly se mimo jiné málo vhodné pro efektivní podmínky použití uvažovaných výrobků. Zejména nepodporují tvorbu pěny, která určuje podstatné vlastnosti zasklívacích dílců ve funkci protipožární ochrany.

Autoři prokázali, že přidáni pyrogenního oxidu křemičitého nebo směsi pyrogenního oxidu křemičitého a oxidu hlinitého umožňuje pozměnit reologické vlastnosti intumescentních materiálů v protipožárních sklech, vykazujících vysoké teploty zhroucení teplem, a to použitím nerozpustných zahušůovacích látek, dobře odolávajících podmínkám pH, a jejichž přiměřené použití vede k tvorbě intumescentních vrstev, odpovídajících také optickým požadavkům: transparentnosti, • · ► **· «**» ί** > * ( * ··« ··· · i · a

-5nepřítomnosti bublin, krystalů, a obecně nepřítomnosti jakýchkoli kazů, škodlivých pro kvalitu konečného zasklívacího dílce.

Pyrogenní oxidy křemičité (pyrogenní křemeny) jsou tvořeny částicemi velmi malých rozměrů. Jejich střední granulometrie leží podle druhu mezi 7 a 40 nanometry. Přítomnost hydroxylových skupin na jejich povrchu jim uděluje výrazně hydrofilní povahu. Částice pyrogenního oxidu křemičitého nejsou měněny v solně kyselém prostředí. Přidání těchto přísad do složení podle vynálezu vede k disperzi částic v intumescentním materiálu, aniž by docházelo k rozpouštění v tomto materiálu.

Množství přidaného pyrogenního oxidu křemičitého je s výhodou od 1 do 10 hmotn.% složení a s výhodou od 2 do 6 hmotn.%.

Z různých důvodů je výhodné přidávat co nejnižší množství. Přítomnost částic v suspenzi vyvolává určitý rozptyl světla. Je tedy žádoucí omezovat množství oxidu křemičitého. Kromě toho je pro získání účinku gelu odolávajícího tečení velmi potřebné, aby množství oxidu křemičitého bylo minimální. Nejpřiměřenější podíly musí být určeny případ od případu, při zohledňování různých působících faktorů, a zejména množství vody ve vyrobené kompozici.

Pro příslušné případy použití se obsah vody v materiálu pro nabývání na objemu stanovuje tak, aby vyhovoval různým a někdy protichůdným požadavkům.

V prvé řadě musí obsah vody vhodně zajišťovat tvorbu • ΦΦ

-6ΦΦΦΦ «φ pěny, když je zasklívací dílec vystaven ohni. Pro tento účel je skutečně třeba určité množství vody, které při odpařování umožní expanzi materiálu. Aby pěna poskytovala dobrou odolnost proti vedení a sálání, je zapotřebí, aby byla tvořena velkým množstvím rovnoměrně rozdělených pórů. Zkušenost ukazuje, že pro dosažení dobré expanze musí být množství vody voleno přesně. Zdá se, že při příliš velkém množství vody se bublinky, které se zpočátku objevují ve velkém počtu při expandování, se příliš zvětšují a vedou k neuspořádanému shlukování. Výsledkem je pěna, jejíž póry mají velmi nepravidelný rozměr, a která poskytuje menší tepelný odpor.

V druhé řadě ovlivňuje obsah vody důležitým způsobem stabilitu optických a mechanických vlastností intumescentní vrstvy. Čím je obsah nižší, tím větší je riziko tvorby krystalů. Velmi malý obsah vody může také vést k vadám ve vrstvě v důsledku stárnutí. S postupem času mohou vzniknout trhliny. Naopak velké množství vody brání tvorbě krystalů, ale jak bude patrné níže, podporuje zvyšování světla rozptýleného částicemi oxidu křemičitého.

Obsah vody má vliv také v podmínkách, v nichž se provádí příprava intumescentní vrstvy. I zde je třeba uspokojit protikladné podmínky. Příprava materiálu a jeho tvarování jsou usnadňovány vysokým obsahem vody, který se projeví také nízkou viskozitou. Jelikož je materiál tekutý, může být zasklívací dílec vyráběn tím, že se materiál lije přímo mezi jeho plošné skleněné díly, což dovoluje ušetřit potřebu vytváření samostatné vrstvy intumescentního materiálu a její následné spojování s plošnými skleněnými díly. Jestli však počáteční tekutost přináší výhody, které byly uvedeny, materiál nakonec musí ztuhnout do gelu, což je tím obtížnější ·-♦>·

-7dosáhnout, čím vyšší je výchozí obsah vody. Jestliže je obsah vody v materiálu příliš vysoký například z důvodů podmínek, které ovládá jeho příprava, vzniká potřeba použít sušicí krok, více nebo méně dlouhý a choulostivý, pro dosažení požadovaných stupňů hydratace a pevnosti gelu. Co možná nejvíce je třeba se proto snažit připravit kompozici intumescentního materiálu, která nepotřebuje sušení nebo u níž je krok sušení co možná nejvíce omezený. V příkladech bude přesněji patrné, jak orientovat volbu umožňující uspokojovat tyto různé požadavky.

Obecně není množství vody, obsažené v intumescentním materiálu zasklívacího dílce, nižší než 18% a vyšší než 40%, aby se uspokojily podmínky expandování vedoucí k tvorbě dobře homogenní pěny. Aby intumescentní vrstva nevykazovala rozptyl světla (t.j. aby tento byl s výhodou menší než 1%), aniž by bylo potřebné uchýlit se k eventuelním prostředkům umožňujícím korigovat to, co se jeví jako vada, a o čemž bude řeč níže, je s výhodou obsah vody nanejvýše rovný přibližně 35% a s výhodou 30%. Pro uvedení kompozice do stavu tekutosti, který umožňuje ji pohodlně vlévat mezi plošné skleněné díly (tabule), je konečně obsah vody s výhodou nejméně 30%. Je proto obtížné současně uspokojit soubor těchto podmínek, aniž by bylo nutné se uchýlit k dalším prostředkům, které jsou rovněž předmětem vynálezu.

Přidání pyrogenního oxidu křemičitého podle vynálezu, jak bylo uvedeno výše, je doprovázeno disperzí částic, která vede k určitému rozptylu tepla. I když tento rozptyl zůstává omezený, je pro zlepšení optické kvality zasklívacích dílců ji ještě snížit nebo i zcela zrušit. Ve všech případech nesmí transparentní zasklívací dílce podle vynálezu proto vy0 · *♦ 000-* ·· 0« 0··· 0 0 0 ·»·« 0 · 0 000 00 0· f

00000 0 · · · · ·

0 0 0 0 0 « 0

0000 ·0 00 000 ·· 000·

-8kazovat celkový rozptyl vyšší než 3%, a s výhodou je třeba, aby tento rozptyl byl nanejvýše 1%.

Bylo uvedeno, že nízký obsah vody je přednostní pro omezování rozptylu. Autoři ještě prokázali, že je možné odstranit rozptyl nastavení obsahu vody. Důvod je následující. Částice zavedeného oxidu křemičitého mají index lomu o něco vyšší než 1,5. Základní kompozice určené k tvorbě intumescentní vrstvy, při obsazích vody odpovídajících provedením popsaným zejména ve výše uvedené WO přihlášce, vykazují normálně indexy lomu odlišné od indexů lomu částic. Tyto kompozice mají normálně nižší index lomu přibližně 1,4. Rozdíl mezi indexy je příčinou rozptylu. Autoři prokázali, že je možné měnit index těchto kompozic, až k dosažení indexu částic, a to měněním obsahu vody. Snížení obsahu vody, jak je uvedeno v příkladech, dovoluje vzrůst indexu, a to popřípadě až na hodnotu indexu částic.

Stále v rámci vynálezu je dále možné, beze změny obsahu vody, snižovat rozptyl tím, že se do kompozice přidávají přísady umožňující měnit index lomu kompozice. Volba těchto přísad a jejich obsahu v kompozici vede, jako v předchozích případech, k roztoku s indexem, který je co možná nejbližší indexu oxidu křemičitého částic.

Obecně jsou přísady, dovolující korigovat index lomu, látky mísitelné se základní kompozicí, jejichž vlastní index je odlišný od indexu roztoku. Přísady samozřejmě nesmí negativně ovlivňovat vlastnosti intumescentní vrstvy.

Pro základní kompozice na bázi velmi kyselých fosfátů musí být přísady pro korigování indexu stabilní v tomto

4*

4 4499 4 4

9 9 9 444 9 9 9 9 • 44 94 »44 9 » *

44444 4 4 · 4 4 4 · 4 · 4 4 · 4

4444 4· ·4 4»4 · » #··· prostředí. Musí mít index vyšší než je index základní kompozice, s výhodou dokonce vyšší než je index pyrogenního oxidu křemičitého. Kandidáty jsou například následující sloučeniny: acethyl-4-morfonin (n 1,483), sulfonal (n 1,484), furfurylalkohol (n 1,4845), (amino-2-ethylamino)-2-ethanol (n 1,4861), ethylpyridinkarboxylát-3 (n 1,504), (piperazinyl-l-)-2-ethanol (n 1,5052), kyselina fenyl-3-propionová (n 1,5106), kyselina fenyl-2-máselná (n 1,515), N-methylbenylamin (n 1,5235), fenyl-l-ethanol (1,5265), (pyridyl-2)-2-ethanol (n 1,5368), benzylalkohol (n 1,5396), allyl-2-fenol (n 1,544), chloro-2-fenol (n 1,5579), anilino-2-ethanol (n 1,5593), chloro-2-fenol (n 1,5793). Přednostní přísady jsou glycerin a dimethylsulfoxid (DMSO). Sloučeniny mohou reprezentovat až 15 hmotn.% souboru materiálu intumescentní vrstvy, ale s výhodou méně než 10%.

Základní materiály, tvořící intumescentní vrstvu, jsou fosfáty hořčíku, vápníku nebo hliníku, s poměrem P/Mg (nebo Ca nebo Al) vyšším než 2. Pro hodnoty tohoto poměru nižší než je udaná mez již materiál není dostatečně transparentní. Zaujímá mléčný vzhled, který není obyčejně žádoucí pro zasklívací dílce, a který vyplývá z vysrážení nerozpustných fosfátů, když prostředí není dostatečně kyselé.

V konečném výrobku musí intumescentní vrstva zachovávat své vlastnosti, zejména transparentnost, tak dlouho dokud není zasklívací dílec vystaven požární zkoušce. Je také žádoucí, aby v obvyklých podmínkách okolního prostředí nevyvinul intumescentní gel rušivou krystalizaci nebo nevyvolal, že se objeví bubliny, praskliny nebo trhliny v množství, které by změnily vzhled dílce ve formě podstatných vad.

·» ♦« Φ* 9-9+9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9999 • « · · · 999 9 9 9

999 999 Φ · « * 9

V závislosti zejména na obsahu vody v gelu může být výhodné přidat do kompozice sůl nebo hydroxid hliníku. Přítomnost těchto sloučenin, zejména solí A1C1₃ nebo A1NO₃ brání tvorbě krystalů v intumescentní vrstvě skleněného dílce, nebo ji alespoň zpožďuje. Přednostní podíly této přídavné sloučeniny hliníku jsou s výhodou takové, že atomový poměr Al/Mg je od 0,05 do 0,4.

Příklady provedení vynálezu

Příprava intumescentní vrstvy, vstupující do vytváření zasklívacích dílců, je dále podrobněji vysvětlena v popisu příkladů provedení.

Pokusné roztoky jsou vytvořeny z hydratovaného dihydrogenfosforečnanu hořečnatého. Do roztoku se přidává popřípadě složka obsahující hliník. Pro vytvoření základního roztoku se použije 85%-ní vodný roztok kyseliny fosforečné. Přidá se tetrahydratovaný hydroxykarbonát hořečnatý (4MgCO₃.Mg(OH)₂.4H₂O).

Molární poměr P/Mg je stále vyšší než 2. Při nižších hodnotách dojde v roztoku k tvorbě málo rozpustného MgHPO₄.3H₂O, který se sráží. Typická základní kompozice je vytvořená s poměrem P/Mg je 2,24. Vychází-li se z uvedených sloučenin, obsahuje připravený roztok 57% vody. Jeho pH je přibližně 1,6 až 1,7.

Rozpouštění hydroxyuhličitanu hořečnatého se provádí při intenzivním míchání. Rozpouštění je pomalé. Je mu napomáháno, v omezené míře, zvýšením teploty. Jakmile bylo rozpouštění dokončeno, roztok se filtruje pro odstranění nerozpuštěných částic nebo zbývajících krystalů, které by jinak tvořily kazy v konečné vrstvě.

99 99 999»

9 9 9 9 9 * • · · 9 « #··

999 999 9

9 9 9 9

9999 99 99 999

-11·« ·9 • · * » • « »1 » · · • · · • 9 99 9 9

Pro uvádění na různé koncentrace vody, které jsou předmětem těchto pokusů, se základní kompozice, před tím vytvořená ve formě gelu, suší ve větrané peci. Sušení, jak je známé, může být také prováděno v peci s mikrovlnným ohřevem. Při provádění těchto pokusů v případě kompozic podle vynálezu obsahujících oxid křemičitý, předchází tvorba gelu sušení, které mění koncentraci vody. Tento způsob postupu brání tvorbě nepravidelností ve struktuře konečného gelu, jako jsou záhyby, zrna nebo trhliny, což jsou vady, které jsou pozorovány, když ve sledu pracovních pochodů sušení předchází před želatinováním.

Obtíže při provádění sušicích pochodů jsou dobře známé. Jedná se o odvedení části vody z tvořící se intumescentní vrstvy při zachování dokonalé homogenity výrobku. Je zejména třeba během tohoto zpracovávání zabránit tvorbě bublin nebo krystalů, a pro tento účel je dávána přednost progresivnímu sušení ve větrané peci. Sušení při vycházení z gelu je nutně pomalé, zejména pro zabránění tomu, aby se vytvořila blanka na povrchu ve styku s atmosférou sušicí pece. Tato sušicí operace, velmi omezující, je co možná nejvíce redukována a dokonce i zrušená při průmyslové výrobě výrobků podle vynálezu. Aby se však vyhovělo potřebě určit chování studovaných výrobků v různých podmínkách, byl tento způsob sušení použit pro potřebu těchto pokusů.

Bez přidání pyrogenního oxidu křemičitého může být sušení potřebné pro vytvoření přiměřené intumescentní vrstvy značné. Bez oxidu křemičitého ukazuje zkušenost, že pro dosažení vrstvy, která tvoří přiměřenou pěnu, je třeba, aby obsah vody byl od 20 do 30 hmotn.% vrstvy. Obtížné při těch• 9 ♦♦ » · ·

9 9 • 99« 9 ·

9999 9«

-129 9 9-9-9e 9

9 *

9 9··

9 ·

9 9

9 9 9* to hodnotách je, kromě délky zpracovávání, dosáhnout dobře homogenní intumescentní vrstvy, která zachovává požadovanou optickou kvalitu. Přidání pyrogenního oxidu křemičitého dovoluje pracovat s látkami majícími podstatně vyšší obsah vody, a zbavit se zčásti těchto obtíží.

Přidání oxidu křemičitého se provádí do roztoku fosfátů, připraveného a filtrovaného jak bylo uvedeno výše. Přidání práškového oxidu křemičitého do roztoku vyžaduje intenzivní míchání, neboť částice mají sklon tvořit více nebo méně objemné shluky. Dokonale homogenní dispergování částic je tím obtížnější, čím je roztok méně bohatý na vodu a tedy čím je viskóznější. Nadbytek oxidu křemičitého vzhledem k užitečnému množství je tedy nejen zbytečný, ale může i komplikovat dosažení homogenní kompozice.

Pro pokusy byl použit oxid křemičitý dodávaný společností Degussa pod označením Aerosil 200. Jedná se o prášek, jehož částice mají střední granulometrii 12 nanometrů.

Množství prášku, zavedeného do roztoku pro získání gelu, závisí na obsahu vody. Povaha prášku a způsob, jímž působí na měnění roztoku, mají za následek, že po překročení určitého, relativně málo vysokého množství, neznamená přidávání oxidu křemičitého žádný přínos k reologickým vlastnostem kompozice. V těchto pokusech představuje přidávaný oxid křemičitý 3, 4 nebo 5 hmotn.% intumescentního materiálu.

Potřebné množství oxidu křemičitého, pro dosažení vhodného gelu, roste při první aproximaci s obsahem vody v intumescentním materiálu. Je tak možné získat gel za 24 hodin počínaje roztokem 57% vody, při přidávání 5 hmotn.%

-13* • toto* ·· toto ·♦·♦ • · ♦ to to ·*♦ «· • «-to * · · « • •to · t* «« «*♦ oxidu křemičitého. Pro menší podíly oxidu křemičitého, například 4%, se stejným výchozím roztokem, se nezíská gel ani po 7 dnech klidu. Pro roztok a 37,5 hmotn.% vody stačí přidání 4% oxidu křemičitého pro vytvoření gelu za méně než 24 hodin.

Výše uvedené údaje ukazují, že tvorba gelu není okamžitá, což je spojeno s povahou složek a způsobu, jak spolu vzájemně reagují. Vazby se vytvářejí uvnitř kompozice pomalu, až po dosažení rovnováhy struktury odpovídající gelu.

Připravené kompozice se zavedou do zkušebních buněk reprodukujících podmínky zasklívacích dílců. Buňky jsou tvořené dvěma plošnými skleněnými díly o velikosti 200 x 200 mm, mezi něž se ukládá intumescentní vrstva.

Gely tvořící intumescentní vrstvy, obsahující různé podíly vody, se nejprve zkoušejí na jejich odolnost proti tečení při teplotách 50 až 80°C. Buňky se ukládají do svislé polohy a pozoruje se chování intumescentní vrstvy o tloušůce 2 mm při udaných teplotách. Zkoušky byly provedeny s kompozicemi obsahujícími 35, 38,5 a 42% vody a 4 a 5% oxidu křemičitého. Po 24 hodinách při udaných teplotách se nepozoruje žádné tečení. Ve srovnání s tím gel stejného složení ale bez oxidu křemičitého nemůže být v buňce v těchto podmínkách udržet. Tečení intumescentní vrstvy bez křemene se ukazuje i v případě materiálu, u něhož je obsah vody nižší než u materiálů podle vynálezu, které jsou předmětem tohoto pokusu.

Materiály podle vynálezu, podrobené cyklu zkušebního vystavení ohni, se tedy na začátku cyklu nemění. Zachovávají si svou polohu a mohou se vhodně rozpínat pro vytvoření izo0· 9« ·» »»·# 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 · * 9 · • 9 · 9 9 999 9 4 *

999 9 9 9 9 9 9 9 9

9 9 9 9 9 9 9

9999 99 99 99· 9» ·♦··

-14lační pěny. Pokračování cyklu ukázalo, že pěna vytvořená expanzí odolává až do teplot vyšších než 700°C. Ke zhroucení pěny dochází mezi 700 a 900°C. K tavení materiálu dochází okolo 1100°C.

Přidání pyrogenního oxidu křemičitého, jinak řečeno pevných částic, do roztoku fosfátů se 57% vody, připraveného jak bylo uvedeno výše, vyvolává určitý rozptyl světla tvořící modravou aureolu. Sníží-li se obsah vody, index lomu kompozice intumescentního materiálu se snižuje. Pro odstranění této aureoly je vhodné uvést obsah vody na takovou úroveň, že index lomu dosáhne index částic oxidu křemičitého. Pro Aerosil 200 je index lomu 1,46. Měření indexu v závislosti na obsahu vody ukazují, že kompozice dosahuje tento index při obsahu vody okolo 30%. Pro tuto hodnotu má materiálová kompozice homogenní index lomu. Nedochází již k rozptylu světla.

Rozumí se, že obsah vody, dovolující nastavovat indexy roztoku a oxidu křemičitého, je závislý na přesném složení roztoku. I když jsou výchylky indexu v závislosti na složení relativně malé, vedou při značně různých obsazích vody k egalizaci indexů. Přidání například chloridu hlinitého zvyšuje index kompozice a dovoluje dosáhnout index oxidu křemičitého s vyšším obsahem vody, přičemž všechny další znaky jsou jinak stejné. Obráceně má zvýšení poměru P/Mg sklon ke snižování indexu roztoku. Jako příklad je možné uvést, že pro poměr P/Mg rovný 3 (poměr referenčního roztoku je 2,24), je index pro 30% vody přibližně 1,44. Pro dosažení indexu oxidu křemičitého by bylo třeba moci připravit kompozici obsahující méně než 20% vody. Jak z hlediska možnosti přípravy této kompozice sušením, tak i kvalit tvorby izolač• 4 44 »4 ·*♦· <4 »4 • 4 4 4 4 4 * * -> 4 4 • · · · ♦ ·♦· 4 i *

44« « 4 · 4 4 4 4 4

4 4 4 9 4 4 4

4444 44 44 ··· 4· 9499

-15ní pěny z výsledné vrstvy, není toto řešení preferováno.

V této poslední situaci je možné nastavovat index kompozice pomocí přísad jako glycerinu nebo DMSO, takže se znovu získá index blízký indexu oxidu křemičitého. Při udržování v podílech, které nejsou vyšší než 10%, nemění tyto sloučeniny, a zejména glycerin, podstatně kvality intumescentního materiálu. Je žádoucí omezit obsah na uvedenou hodnotu. Pro vyšší obsahy by karbonizace těchto organických sloučenin při vystavení požární zkoušce mohla zvýšit tepelnou vodivost vytvořené pěny a v důsledku toho snížit odolnost zasklívacího dílce.

Pro ilustraci se u roztoku fosfátů (P/Mg 2,24 a Al/Mg 0,3), obsahujícího 4% oxidu křemičitého a 37% vody, mění index lomu přidáním 10% glycerinu z 1,44 na přibližně 1,45. U stejné kompozice se 40% vody se index lomu mění přidáním 10% DMSO z 1,435 a 1,443.

Zvýšení indexu lomu se projevuje přímo na optické kvalitě intumescentní vrstvy. I když indexy oxidu křemičitého a roztoku nejsou stejné, přiblížení dovoluje výrazně snížit naměřený rozptyl. Pro příklady zde uvedených kompozic má vrstva bez glycerinu rozptyl 1,18%. Stejná vrstva obsahující glycerin má rozptyl pouze 0,87%. Kombinováním působení obsahu vody a přísad je tedy skutečně možné korigovat účinek rozptylu vyvolávaný oxidem křemičitým až na nalezení přijatelných hodnot.

Složení připravená podle výše uvedených údajů byly také předmětem analýz stárnutí. Materiály musí zachovávat zejména vlastnosti transparentnosti a nepřítomnost optických

Φ · •

Φ

ΦΦΦΦ

4«

Φ Φ

ΦΦΦ Φ

ΦΦ

ΦΦ ΦΦ-ΦΦ ΦΦ ··

ΦΦΦ * φ Φ · φ Φ ΦΦΦ Φ Φ «

ΦΦΦ ·Φ«Φ Φ

Φ Φ · ΦΦΦ

Φφ ΦΦΦ ΦΦ ΦΦΦΦ

-16vad po velmi dlouhých obdobích použití. Nejcitlivější bod na toto terna je riziko tvorby krystalů v transparentním materiálu.

Autoři mohli ověřit, že přítomnost chloridu nebo dusičnanu hlinitého v kompozici dovoluje zabránit tvorbě krystalů nebo ji značně snížit. Přidání sloučeniny hliníku se provádí s výhodou před přidáváním oxidu křemičitého a po filtraci roztoku fosfátů.

Látky připravené pro tyto pokusy obsahují takové množství hliníkových iontů, že atomový poměr Al/Mg je 0,1, 0,2 a 0,3. Vrstvy mají složení obsahující 43% vody a 5% oxidu křemičitého. Poměr P/Mg je vždy 2,24. Pokusné vzorky jsou pozorovány 24 hodin a 7 dní po jejich připravení. Látka a malým obsahem hliníku (Al/Mg 0,1) vykazuje do prvního dne značný počet krystalů. Po týdnu je stejný výrobek kolonizován krystaly. Druhý vzorek (Al/Mg 0,2) vykazuje jeden den pouze malý počet krystalů, a větší počet po týdnu. Konečně poslední vzorek (Al/Mg 0,3) nevykazuje žádný kaz po 24 hodinách a celkem přijatelné množství rozeznatelných krystalů po dlouhém stárnutí. Přítomnost sloučeniny hliníku tedy dovoluje dobře zvládnout projevy nežádoucích vad z krystalizace.

Složení intumescentních materiálů podle vynálezu mají výhodu, že popřípadě umožňují, jak bylo uvedeno výše, usnadňovat výrobu zasklívacích dílců umožňováním přímého zavádění kompozice mezi plošné skleněné díly (tabule) zasklívacího dílce. Vhodnou volbou složek této kompozice a jejich podílů je možné připravit řešení, vykazující reologické vlastnosti, které jednak dovolují zavádění kompozice v dostatečně tekuté formě pro to, aby tekla a zaujímala prostor mezi plošnými ♦ 4 Φ· ·· ««b»· » · Φ Φ Φ 4 · • Φ Φ φ « · * * • ΦΦ* · · · ·

ΦΦ

Φ>Φ·*

-17skleněnými díly a jednak vedou během několika hodin k dobře stabilnímu gelu majícímu všechny požadované tepelné a optické vlastnosti.

Pro výše uvedené kompozice (P/Mg 2,24) je nejnižší obsah vody, který dovoluje lití mezi plošné skleněné díly (tabule), přibližně 35%. Kompozice mající nejméně tento obsah vody, které mohou být želatinovány přidáním oxidu křemičitého, mohou vést k tvorbě zasklívacích dílců bez dalšího zpracování sušením. Výrobky podle vynálezu se vyznačují jednak lepší tepelnou odolností a jednak mohou být vyráběny, alespoň v případě určitých z nich, ve snadněji realizovatelných podmínkách.

Zasklívací dílce podle vynálezu mohou být vyrobeny se všemi typy skel používaných pro tyto účely. Může se jednak o nejobvyklejší sodnovápenatá plochá skla. Může se také jednat o tabulovité dílce z borosilikátů nebo dokonce z vitrokeramických materiálů, jejichž vlastnosti nízké tepelné dilatace tvoří často vyžadovanou výhodu. Sklo je nejčastěji bílé, ale může být také barvené ve hmotě. Tepelné vlastnosti skel mohou být ještě zlepšeny použitím tenkých vrstev, majících zejména odrazivé vlastnosti. Ve stejném zasklívacím dílci se mohou střídat vrstvy silikátového gelu s vrstvami fosfátového gelu.

Použití zasklívacích dílců podle vynálezu dovoluje všechny obvyklé typy montáží. Mohou být použity jako jednoduchá zasklení nebo vícenásobná zasklení, v pohyblivých dílcích nebo konstrukcích (dveře, okna) nebo pevných dílcích nebo konstrukcích (stěnové dílce, fasády....) a obecně ve všech tradičních případech použití protipožárních skel.

.............3V ax>a- wq.

···«··< · · · 9 *

111 1 1 111 11 1

911 9 11 1119 1 • 1 1 · -· · · 1

1111 19 11 191 91 Hll

Claims

-18PATENTOVÉ NÁROKY

1. Protipožární zasklívací dílec obsahující nejméně dva plošné skleněné díly a jednu vrstvu intumescentního materiálu, obsahujícího sloučeninu na bázi fosfátů, přičemž tato vrstva leží mezi uvedenými dvěma plošnými skleněnými díly, a přičemž intumescentní materiál obsahuje pyrogenní oxid křemičitý nebo směs pyrogenního oxidu křemičitého a oxidu hlinitého.
2. Protipožární zasklívací dílec podle nároku 1, vyznačený tím, že intumescentní materiál je na bázi hydrogenfosforečnanů hořčíku, vápníku nebo hliníku.
3. Protipožární zasklívací dílec podle nároku 1 nebo 2, vyznačený tím, že pyrogenní oxid křemičitý je vytvořený z částic, jejichž střední granulometrie je od 7 do 40 nanometrů .
4. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 3, vyznačený tím, že množství pyrogenního oxidu křemičitého v intumescentní vrstvě je od 1 do 10 hmotn.% kompozice tvořící tuto vrstvu.
5. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 4, vyznačený tím, že množství pyrogenního oxidu křemičitého v intumescentní vrstvě je od 2 do 6 hmotn.% kompozice tvořící tuto vrstvu.
6. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 5, vyznačený tím, že kompozice intumescentní vrstvy obsahuje 18 až 40 hmotn.% vody.

• · 4 4 4 «4* 4 9 4

4 949 ·4 9 4449 4

4 444 4444 «444 44 44 449 44 4444

-197. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 6, vyznačený tím, že kompozice intumescentní vrstvy obsahuje 30 až 35 hmotn.% vody.
8. Protipožární zasklívací dílec podle nároků 4, 5 nebo 6, vyznačený tím, že obsah vody je nastavený tak, aby se index lomu kompozice uvedl na hodnotu blízkou hodnotě pyrogenního oxidu křemičitého, který kompozice obsahuje.
9. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 8, vyznačený tím, že index intumescentní vrstvy je přiblížený indexu pyrogenního oxidu křemičitého přidáním glycerinu, dimethylsulfoxidu nebo ethylenglykolu, v podílu který nepřesahuje 15 hmotn.% kompozice intumescentní vrstvy.
10. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 2 až 9, vyznačený tím, že kompozice intumescentní vrstvy má atomový poměr P/Mg (nebo Ca, nebo Al) vyšší než 2.
11. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 10, vyznačený tím, že kompozice intumescentní vrstvy obsahuje kromě toho sůl nebo hydroxid hliníku.
12. Protipožární zasklívací dílec podle nároku 11, vyznačený tím, že hliník je přítomný v množství takovém, že atomový poměr Al/Mg je v rozmezí od 0,1 do 1.
13. Protipožární zasklívací dílec podle kteréhokoli z nároků 1 až 12, vyznačený tím kompozice intumescentní vrstvy má obsah pyrogenního oxidu křemičitého a obsah vody tat • to • to • to • ••to • to • to· · ·· ·· • to • ••to