DE19922507A1 - Brandschutzverglasung - Google Patents
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Abstract
Eine Brandschutzverglasung weist wenigstens zwei über einen Abstandhalter miteinander verklebte Glasscheiben und eine den Zwischenraum zwischen den Glasscheiben ausfüllende wasserhaltige Zwischenschicht auf. Der Abstandhalter besteht aus einem auf den Randbereich einer Glasscheibe aufextrudierten Strang eines Butylpolymers aus 40 bis 65 Gew.-% Polyisobutylen, 10 bis 25 Gew.-% Ruß und 10 bis 40 Gew.-% anorganischem Füllstoff. Innerhalb dieser Bereiche ist die Zusammensetzung so gewählt, daß das Butylpolymer bei einer Temperatur von 80 DEG C einen Schub- oder Schermodul G* von 1,2 bis 2,2 MPa aufweist.
Description
Die Erfindung betrifft eine Brandschutzverglasung aus wenigstens zwei über einen
mit den Glasscheiben verklebten Abstandhalter miteinander verbundenen
Glasscheiben und einer den Zwischenraum zwischen den Glasscheiben
ausfüllenden wasserhaltigen Zwischenschicht.
Brandschutzgläser dieser Art sind beispielsweise aus der EP 0590978 A1
bekannt. Bei diesen bekannten Brandschutzgläsern besteht der Abstandhalter
aus einem starren Material, nämlich aus Metall oder Keramik, und für die
Verklebung des Abstandhalters mit den Glasscheiben dienen Klebebänder aus
synthetischem Kautschuk, insbesondere aus Butylkautschuk. Zusätzlich ist die
Randfuge zwischen dem Abstandhalter und den Rändern der Glasscheiben durch
eine Dichtklebemasse abgedichtet.
Auch aus Pat. Abstr. of Japan, C 1187, April 7, 1994 Vol. 18 Nr. 198 sind
Brandschutzgläser mit dem eingangs genannten Aufbau bekannt. Bei diesen
Brandschutzgläsern dient als Abstandhalter ein Profilstreifen aus einem
Acrylpolymer. Der Profilstreifen ist auf den an den Glasscheiben anliegenden
Seiten jeweils mit einer Kleberschicht auf Acrylharzbasis versehen. Acrylpolymere
haben eine verhältnismäßig niedrige Erweichungstemperatur und auch eine
verhältnismäßig niedrige Zersetzungstemperatur. Im Brandfall bilden sie
unangenehme und störende Gase.
Bei der Herstellung der bekannten Brandschutzgläser erfordert die Anordnung der
den Abstandhalter bildenden Profilabschnitte oder Profilstreifen auf den
Glasscheiben einen erheblichen manuellen Arbeitsaufwand. Es besteht daher ein
Interesse, das bei der Herstellung von Isolierglasscheiben bekannte Verfahren
(z. B. DE 25 55 383 C3), bei dem der Abstandhalter als fortlaufender Materialstrang
auf den Randbereich einer Glasscheibe mit einer geeigneten
Extrusionsvorrichtung aufextrudiert wird, für die Herstellung der eingangs
genannten Brandschutzverglasung einzusetzen. Dabei hat es sich jedoch gezeigt,
daß die bekannten Materialien für den vorliegenden Zweck nicht geeignet sind.
Brandschutzgläser der eingangs genannten Art bestehen häufig aus drei bis fünf
Glasscheiben und dementsprechend zwei bis vier Zwischenräumen, jeweils mit
einem Abstandhalterahmen und einer wasserhaltigen Füllung. Bei der Herstellung
derartiger mehrschichtiger Brandschutzgläser wird jeweils nach dem Aufbringen
eines Abstandhalterahmens die nächste Glasscheibe aufgelegt, und mit Hilfe
einer mechanischen Presse wird das Schichtenpaket auf die gewünschte
Solldicke des Zwischenraums zusammengepreßt. Diese Solldicke des
Zwischenraums darf sich nicht verändern, wenn nach dem Aufbringen der
nächstfolgenden Abstandhalter das Schichtenpaket einem erneuten Preßvorgang
unterworfen wird, um den nächsten Zwischenraum auf die gewünschte Solldicke
zusammenzupressen. Außerdem sollen die Abstandhalter auch im Brandfall ihre
Stabilität und ihre Funktion beibehalten. An die physikalischen und chemischen
Eigenschaften eines thermoplastischen Materials für die Abstandhalter werden
daher verschiedene Anforderungen gestellt, die von den für ähnliche Zwecke
bekannten Materialien nicht erfüllt werden.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, Materialzusammensetzungen zu
entwickeln und bereitzustellen, die den speziellen Anforderungen bei der
maschinellen Herstellung von Brandschutzgläsern der eingangs genannten Art
genügen. Insbesondere müssen diese Materialien einerseits mit handelsüblichen
Maschinen extrudierbar sein und beim nachfolgenden Preßvorgang die
erforderliche plastische Verformung zulassen. Jedoch müssen sie andererseits
eine hinreichende innere Festigkeit und Stabilität aufweisen und dürfen nach dem
ersten Preßvorgang ihre einmal erreichte Querschnittsabmessung bei
nachfolgenden Preßvorgängen nicht mehr verändern.
Gemäß der Erfindung wird diese Aufgabe dadurch gelöst, daß der Abstandhalter
aus einem auf den Randbereich einer Glasscheibe aufextrudierten Strang eines
40 bis 65 Gew.-% Polyisobutylen, 10 bis 25 Gew.-% Ruß und 10 bis 40 Gew.-%
anorganischen Füllstoff enthaltenden Butylpolymers besteht, und daß die
Zusammensetzung innerhalb dieser Bereiche so gewählt ist, daß das
Butylpolymer bei einer Temperatur von 80°C einen Schub- oder Schermodul
G* von 1,2 bis 2,2 MPa aufweist.
Als organische Füllstoffe eignen sich ausschließlich Stoffe, die weder
eingeschlossene Luftanteile enthalten noch sich bei höheren Temperaturen
zersetzen. Es hat sich nämlich gezeigt, daß nach dem Einfüllen der
wasserhaltigen Gießmasse in die Zwischenräume bei dem sich daran
anschließenden Härtungsprozeß an den Füllstoffen adsorbierte Luft in die
Zwischenschicht entweichen und dort störende Luftblasen bilden kann. Als
anorganische Füllstoffe kommen beispielsweise CaSO4, CaCO3, MgCO3, Silikate,
Al(OH)3, Al2O3, Aluminiumphosphate oder andere anorganische Stoffe mit den
genannten Eigenschaften infrage.
Innerhalb der oben angegebenen Bereiche der chemischen Zusammensetzung
der Hauptbestandteile des Butylpolymers sind die speziellen
Zusammensetzungen erfindungsgemäß so auszuwählen, daß der Schubmodul
des Materials bei einer Temperatur von 80°C in dem Bereich von 1,2 bis 2,2 MPa
liegt. Nur dann, wenn diese Bedingung erfüllt ist, ist das Material einerseits mit
einer üblichen Extrusionseinrichtung extrudierbar und ist andererseits in seiner
Konsistenz und seiner inneren Festigkeit und Verformbarkeit so beschaffen, daß
es beim ersten Preßvorgang ohne Schwierigkeiten auf das Sollmaß für den
Abstandhalter zusammengepreßt wird, jedoch bei den späteren Preßvorgängen
seine Sollabmessungen nicht mehr ändert.
Aus den geschilderten Gründen, nämlich einerseits aus Gründen der
Verarbeitbarkeit mit einer Extrusionseinrichtung und andererseits wegen der
geforderten geringen Verformbarkeit nach Erreichen der endgültigen Geometrie,
muß das Material elastische und plastische Verformungsanteile in ganz
bestimmten Verhältnissen aufweisen, was durch den Schub- oder Schermodul G*
als Materialkonstante definiert werden kann. Der Schubmodul G*, der ein Maß für
die viskoelastischen Eigenschaften eines Elastomers darstellt, wird bei dynamisch
mechanischen Messungen entsprechend der Gleichung G* = G' + iG" als
komplexe Größe behandelt, wobei G' den sogenannten "Speichermodul" zur
Charakterisierung des elastischen Verformungsanteils und G" den sogenannten
"Verlustmodul" zur Charakterisierung des plastischen Verformungsanteils
bedeuten.
Die Bestimmung des Schubmoduls G* erfolgt mit einem oszillierenden
Meßsystem, beispielsweise aus zwei koaxialen Zylindern, die in dem Ringspalt
zwischen dem Außenzylinder und dem Innenzylinder das zu bestimmende
Material enthalten. Einem der beiden Zylinder wird dabei eine sich nach Frequenz
und Amplitude verändernde Oszillationsbewegung erteilt. Die auf den anderen
Zylinder übertragene Oszillationsbewegung hat zwar die gleiche Frequenz, weist
jedoch in Abhängigkeit von den viskoelastischen Eigenschaften des zu
bestimmenden Materials eine andere Amplitude auf und ist in Bezug auf die
Oszillation des angetriebenen Zylinders mehr oder weniger stark
phasenverschoben. Durch entsprechende mathematische Behandlung der
Eingangs- und der Ausgangssignale der Meßvorrichtung läßt sich der
Schubmodul G* bestimmen.
Thermoplastische Butylpolymere, wie sie sich für den erfindungsgemäßen Zweck
eignen, haben in Abhängigkeit von der Temperatur folgende rheologische
Eigenschaften:
Nachfolgend wird die Erfindung anhand zweier Ausführungsbeispiele für die
Herstellung mehrschichtiger Brandschutzgläser mit wasserhaltigen
Zwischenschichten und aufextrudierten Abstandsrahmen aus einem
thermoplastischen Butylpolymer näher beschrieben.
Es wird ein Brandschutzglas der Feuerwiderstandsklasse F 90 gemäß DIN 4102
hergestellt. Dieses Brandschutzglas besteht aus vier gleichgroßen, jeweils 5 mm
dicken Silikatglasscheiben aus thermisch vorgespanntem Floatglas, die über
jeweils 5 mm dicke Abstandrahmen aus erfindungsgemäßem Butylpolymer
miteinander verbunden sind. Die von den Glasscheiben und den Abstandsrahmen
definierten Zwischenräume sind mit einem wasserhaltigen Alkali-Polysilikat gefüllt.
Nach Vorbereitung der Glasscheiben wird auf eine Glasscheibe mit Hilfe einer
eine kalibrierte Extrusionsdüse aufweisenden Extrusionsvorrichtung ein etwa
6 mm dicker Strang eines erfindungsgemäßen Butylpolymers auf den Rand einer
Glasscheibe aufextrudiert. Die das Butylpolymer enthaltenden und fördernden
Einrichtungen und Leitungen der Extrusionsvorrichtung sowie die Extrusionsdüse
selbst sind derart mit geregelten Heizeinrichtungen versehen, daß der Butylstrang
mit einer Temperatur von etwa 135°C auf der Glasscheibe abgelegt wird. Sobald
ein geschlossener Abstandrahmen aufextrudiert ist, wird die zweite Glasscheibe
auf den Abstandrahmen aufgelegt, und die beiden Glasscheiben werden in einer
Plattenpresse auf den Sollabstand der beiden Glasscheiben, nämlich 5 mm,
zusammengepreßt. Während dieses Preßvorgangs weist der Abstandrahmen aus
dem Butylmaterial eine Temperatur von etwa 80°C auf.
Das in diesem Fall verwendete Butylpolymer besteht aus 55 Gew.-%
Polyisobutylen, 15 Gew.-% Ruß und 30 Gew.-% Magnesiumoxid. Es weist bei
80°C einen Schubmodul von G* = 1,29 MPa auf. Entsprechend der bekannten
mathematischen Beziehung entspricht diesem Wert ein Speichermodul von
G' = 1,15 MPa und ein Verlustmodul von G" = 0,6 MPa, das heißt der elastische
Verformungsanteil ist auch bei der Temperatur von 80°C wesentlich größer als
der plastische Verformungsanteil.
Nachdem die beiden Glasscheiben in der Plattenpresse bis auf den Sollabstand
zusammengepreßt wurden, wird auf die Außenseite der zweiten Glasscheibe
wiederum ein geschlossener Abstandrahmen aufextrudiert, die dritte Glasscheibe
auf den Abstandrahmen aufgelegt und der Preßvorgang zur Erzielung des
gewünschten Sollabstands der dritten Glasscheibe zur zweiten Glasscheibe
wiederholt. Während der zuletzt aufextrudierte Abstandrahmen wiederum eine
Temperatur von etwa 80°C aufweist und beim Preßvorgang in der gewünschten
Weise plastisch verformt wird, ist die Temperatur des zuerst aufextrudierten
Abstandrahmens so weit gesunken, daß dieser bei dem zweiten Preßvorgang
keine plastische Deformation mehr erfährt. Auch die vierte Glasscheibe wird
anschließend in gleicher Weise über einen weiteren auf die dritte Glasscheibe
aufextrudierten Abstandrahmen mit dieser verbunden.
Nach dem letzten Preßvorgang werden die Abstände der Glasscheiben
voneinander, das heißt die Dicken der Zwischenräume, überprüft. Dabei zeigt
sich, daß sich die Dicke der Zwischenräume durch die nachfolgenden
Preßvorgänge nicht verändert hat.
Die Zwischenräume werden anschließend mit einem wasserhaltigen Alkali-Poly
silikat gefüllt, wie es in der WO 94/04355 beschrieben ist. Die Alkali-Poly
silikat-Gießmasse enthält 30 bis 55 Gew.-% Siliziumdioxid, maximal
16 Gew.-% Alkali-Metalloxid und bis zu 60 Gew.-% Wasser. Zur Schaffung der
Einfüllöffnungen und der notwendigen Entlüftungsöffnungen wurden vor dem
Auflegen der Glasscheiben auf den jeweiligen Abstandrahmen quer über den
Abstandrahmen an zwei diagonal entgegengesetzten Ecken jeweils kurze
zylindrische Stababschnitte aufgelegt, die nach dem letzten Preßvorgang entfernt
wurden. Nach dem Einfüllen der Gießmasse werden diese Öffnungen
verschlossen. Die mit der Gießmasse gefüllten Gläser werden sodann für einen
Zeitraum von 10 Stunden einer Temperatur von 80 bis 90°C ausgesetzt, wobei
die Gießmasse aushärtet. Zur Beschleunigung des Härtevorgangs kann der
Gießmasse ein zusätzliches Härtungsmittel zugesetzt sein.
An mehreren auf diese Weise hergestellten Brandschutzgläsern wurden
Brandversuche nach DIN 4102, Teil 13 durchgeführt. Alle Gläser erfüllten die
Bedingungen der Brandschutzklasse F 90.
Es werden wiederum Brandschutzgläser aus vier jeweils 5 mm dicken
Glasscheiben und drei ebenfalls je 5 mm dicken Zwischenräumen wie im Beispiel
1 beschrieben hergestellt.
In diesem Fall wird ein Butylpolymer verwendet, das aus 48 Gew.-%
Polyisobutylen, 22 Gew.-% Ruß und 30 Gew.-% Al2O3 besteht. Dieses
Butylpolymer weist bei 80°C einen Schubmodul von G* = 1,55 MPa auf. Der
Speichermodul bei dieser Temperatur beträgt G' = 1,35 MPa, und der
Verlustmodul G" = 0,76 MPa.
Auch die Brandschutzgläser mit diesen aufextrudierten Abstandhaltern erfüllen die
Bedingungen der Feuerwiderstandsklasse F 90, wie die entsprechenden
Brandversuche zeigten.
Claims (4)
1. Brandschutzverglasung aus wenigstens zwei über einen mit den
Glasscheiben verklebten Abstandhalter miteinander verbundenen Glasscheiben
und einer den Zwischenraum zwischen den Glasscheiben ausfüllenden
wasserhaltigen Zwischenschicht, dadurch gekennzeichnet, daß der
Abstandhalter aus einem auf den Randbereich einer Glasscheibe aufextrudierten
Strang eines 40 bis 65 Gew.-% Polyisobutylen, 10 bis 25 Gew.-% Ruß und 10 bis
40 Gew.-% anorganischen Füllstoff enthaltenden Butylpolymers besteht, und daß
die Zusammensetzung innerhalb dieser Bereiche so gewählt ist, daß das
Butylpolymer bei einer Temperatur von 80°C einen Schub- oder Schermodul
G* von 1,2 bis 2,2 MPa aufweist.
2. Brandschutzverglasung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß
der Abstandhalter aus einem Butylpolymer besteht, das 50 bis 60 Gew.-%
Polyisobutylen, 12 bis 18 Gew.-% Ruß und 25 bis 35 Gew.-% anorganischen
Füllstoff enthält und bei 80°C einen Schub- oder Schermodul G* von 1,8 MPa
aufweist.
3. Brandschutzverglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet,
daß der anorganische Füllstoff aus einem oder mehreren der Stoffe CaSO4,
CaCO3, MgCO3, einem Silikat, Al(OH)3, Al2O3 oder einem Aluminiumphosphat
besteht.
4. Verfahren zur Herstellung einer aus wenigstens zwei Glasscheiben, einem
mit den beiden Glasscheiben verklebten rahmenförmigen Abstandhalter und einer
den Zwischenraum zwischen den Glasscheiben ausfüllenden wasserhaltigen
Zwischenschicht bestehenden Brandschutzverglasung, dadurch
gekennzeichnet, daß der rahmenförmige Abstandhalter aus einem 40 bis
65 Gew.-% Polyisobutylen, 10 bis 25 Gew.-% Ruß und 10 bis 40 Gew.-%
anorganischen Füllstoff enthaltenden Butylpolymer mit einem Schub- oder
Schermodul G* von 1,2 bis 2,2 MPa bei 80°C mit Hilfe einer kalibrierten
Extrusionsdüse unmittelbar auf den Randbereich der Glasscheibe aufextrudiert
wird.
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