DE2833718C2 - Lichtdurchlässige Brandschutzwand - Google Patents
Lichtdurchlässige BrandschutzwandInfo
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Description
Die Erfindung betrifft eine lichtdurchlässige Brandschutzwand mit wenigstens einer Glasscheibe und wenigstens
einer Schicht aus einem blähbaren Material. Lichtdurchlässige Brandschut7wände, die in der Regel zwei
Glasscheiben und zwischen diesen Glasscheiben angeordnete Isolierschichten aufweisen, sind bekannt (vgl.
z.B. DE-OS 24 57037). Es ist dabei aus der DE-OS 14574 bekannt, daß die Isolierschicht von einem blähbaren
Material gebildet werden kann, das beispielsweise ein hydratisiertes Alkalimetallsilikat wie hydratisiertes
Natriumsilikat enthält. Es bereitet jedoch Schwierigkeiten, derartige wie bekannt nur aus Glasscheiben und
blähbaren Schichten aus hydratisierten Alkalimetallsilikaten bestehenden Brandschutzwände so auszuführen,
daß sie den verschiedenen Anforderungen gerecht werden, wie sie bei verschiedenen möglichen Anwendungsfällen auftreten und weiter unten noch genauer beschrieben
sind. Es ist daher allgemein Aufgabe der vorliegenden Erfindung, die Feuerbeständigkeit einer Brandschutzwand
durch Veränderung der Zusammensetzung der blähbaren Schicht zu verbessern. Weitere speziellere
Aufgaben ergeben sich für den Fachmann anhand der für ίο die verschiedenen Ausfuhrungsformen geschilderten besonderen
Vorteile aus der nachfolgenden Beschreibung. Die Grundaufgabe wird bei einer lichtdurchlässigen
Brandschutzwand mit wenigstens einer Glasscheibe und wenigstens einer Schicht aus blähbarem Material, die ein
hydratisiertes Alkalimetallsilikat enthält, erfindungsgemäß dadurch gelöst, daß wenigstens eine solche Schicht
aus blähbarem Material einen oder mehrere Hilfsstoffe enthält, der oder die aus der folgenden Gruppe von Stoffen
ausgewählt sind: Harnstoff, mehrwertige Alkohole (z. B. Glycerin, Äthylenglykol und Sorbit), Monosaccharide
(beispielsweise Glucose), Polysaccharide (beispielsweise Stärken).
Der Ausdruck »Polysaccharide« umfaßt dabei im Zusammenhang der vorliegenden Anmeldung Kohlenhydrate,
die mehr als 3 Monosaccharideinheiten enthalten, wie beispielsweise (C6H10O5), und (C5H8O4).,, wobei .v
in jedem Fall größer als 3 ist.
Die genannten Hilfsstoffe weisen allgemein gesprochen den gemeinsamen Vorteil auf, daß sie der Brandschutzwand
eine verbesserte Feuerbeständigkeit verleihen.
Wenn auf einer Seite einer Wand ein Feuer ausbricht, steigt die Temperatur als Funktion der Zeit aufder anderen
Seite zuerst allmählich an, bis ein Zeitabschnitt erreicht wird, in dem die Temperatur auf dieser anderen
Seite im wesentlichen konstant bleibt (bei etwa 1000C),
während die Aufblähung der blähbaren Schicht fortschreitet. Wenn das Aufblähen abgeschlossen ist, kommt
es zu einem zweiten Temperaturanstieg. Es ist bei einer Brandschutzwand wünschensert, den Anstieg auf einen
gegebenen Temperaturwert solange wie möglich hinauszuschieben, und es wurde gefunden, daß alle Hilfsstoffe,
die oben genannt wurden, die Eigenschaft aufweisen, den Temperaturverlauf in vorteilhafter Weise zu beeinflussen.
Die Verzögerung des Temperaturanstiegs aufder vom
Feuer abgewendeten Seite der Brandschutzwand wird durch die einzelnen Hilfsstoffe auf eine oder gleichzeitig
mehrere der nachfolgend genannten Art und Weisen bewirkt:
A) Der Hilfsstoff kann den zweiten Zeitraum verlängern, in dem die Temperatur während des Fortschreitens
des Aufblühens im wesentlichen konstant bleibt;
B) der Gradient der Temperatur-Zeit-Kurve nach der abgeschlossenen Aufblähung kann verringert werden;
C) es kann ein weiterer Zeitraum erhalten werden, in dem die Schicht eine Umwandlung bei konstanter
Temperatur erleidet.
Es kann gegenwärtig nicht sicher gesagt werden, wie ein gegebener Hilfsstoff die Eigenschaften einer Brandschutzwand
bei Ausbruch eines Feuers verändert, es wird jedoch davon ausgegangen, daß Hilfsstoffe, die wirksam
sind, den Zeitraum einer konstanten Temperatur während der Aufblähung zu verlängern, aus der folgenden
Gruppe von Stoffen ausgewählt werden können: Harnstoff, Glycerin und Sorbit.
Um den Gradienten der Zeit-Temperaiur-Kurve nach
der Beendigung des Aufblühens zu vermindern, ist es von Vorteil, als Hilfsstoffe Monosaccharide wie beispielsweise
Glucose zu verwenden, die die Viskosität der geblähten Schicht erhöhen.
Um einen zusätzlichen Zeitraum einzuführen, indem die Schicht bei konstanter Temperatur eine weitere Umwandlung
erleidet, werden Hilfsstoffe aus der folgenden Gruppe verwendet: Glycerin. Äthylenglykol und Polysaccharide,
wie beispielsweise Stärke.
Es ist dabei darauf hinzuweisen, daß das Glycerin d'e
Eigenschaften der Schicht in doppelter Weise beeinflußt.
Nicht alle genannten Hilfsstoffe sind dabei von gleichem Wert, und die erzielten Vorteile hängen von den
mengenmäßigen Anteilen ,ib, in denen die verschiedenen
Hilfsstoffe verwendet werden. Die Auswahl der geeigneten Mengenanteile erfolgt in der Weise, daß die Transparenz
der Wand gesichert wird und eine Färbung der Schicht vermieden wird.
Obwohl sich die optimalen Mengenanteile in Abhängigkeit vom jeweiligen verwendeten Hilfsstc*f unterscheiden,
sollte der Hiifsstoff vorzugsweise in einem Mengenanteil von weniger als 20%, üblicherweise weniger
als 10% der Schicht vorhanden sein. In vielen Fällen werden Hilfsstoffe in Mengenanteilen von weniger als
5% verwendet. Die eben genannten prozentualen Angaben sind wie auch derartige Angaben im folgenden stets
Gewichtsprozente des Hilfsstoffs bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht in der fertigen Brandschutzwand.
Glycerin ist ein besonders wichtiger Hiifsstoff für die blähbare Schicht einer erfindungsgemäßen Brandschutzwand.
Ausgezeichnete Ergebnisse werden dabei dann erzielt, wenn bis zu 10% Glycerin verwendet wird, und für
optimale Ergebnisse werden wenigstens 4% verwendet.
Es wurde gefunden, daß der Zusatz von Glycerin zur blähbaren Schicht bewirkt, daß die Zeit verlängert wird,
in der die Temperatur auf der Seite der Wand, die von einem Feuer abgewendet ist, im wesentlichen konstant
bei etwa 100°C bleibt. Es wird ferner ein zweiter Zeitraum mit konstanter Temperatur erhalten, in dem die
geblähte Schicht einer weiteren Umwandlung unterliegt.
Glycerin, das in den angegebenen Mengenanteilen verwendet
wird, führt zu einem weiteren sehr wichtigen Vorteil.
Blähbare Schichten werden üblicherweise dadurch hergestellt, daß eine Lösung des blähbaren Materials in
eine Form gegossen wird oder auf eine als Schichtträger dienende Platte, und daß diese Lösung dann getrocknet
wird. Während der Herstellung besteht dabei die Gefahr, daß die blähbare Schicht rissig wird, wenn sie zu schnell
getrocknet wird, was die Transparenz der fertigen Wand beeinträchtigt. Es wurde gefunden, daß der Zusatz von
Glyzerin ein derartiges Rissigwerden verhindert und daß es möglich ist, verhältnismäßig dicke blähbare Schichten
herzustellen, ohne gleichzeitig nachteilig lange Trocknungszei'.en
in Kauf nehmen zu müssen. Das Trocknen von relativ dünnen Schichten kann entsprechend beschleunigt
werden. Der Vorteil einer schnellen Trocknung wird auch bei der Verwendung von Äthvlenglykol
erhalten.
Ein anderer wichtiger Hilfssloff für die blähbare
Schicht ist Harnstoff, der vorzugsweise in Mengenverhältnissen von weniger als 5 %. und optimal von 2 % bis
zu 4% verwendet wird. Die Verwendung von Harnstoff führt zu Vorteilen bezüglich der Schaumstruktur der geblähten
Schicht im Anschluß an das Ausbrechen des Feuers und verlängert die Zeitdauer, für die die Temperatur
der vom Feuer abgewendeten Wandseite im wesentlichen konstant bleibt.
Ein anderer wichtiger Hiifsstoff ist Sorbit, dessen Verwendung ähnliche Vorteile bringt wie die Verwendung
von Harnstoffe. Sorbit wird vorzugsweise in Mengen von 2 bis 4% der Schicht verwendet. Bei einer Verwendung
von Mengen bis zu 20% wurden noch zufriedenstellende Ergebnisse erhalten.
Eine besondere Erwähnung verdient auch noch Athylenglykol,
da Untersuchungen gezeigt haben, daß die Verwendung dieses Hilfsstoffs c:? Wärmeübertragung in
sehr wirksamer Weise verzögern kann.
Die sonstigen genannten Hilfsstoffe bringen Vorteile beim Ausbrechen eines Feuers mit sich, da sie die Übertragung
der Wärme auf die Fläche der Wand, die vom Feuer abgewendet ist, verzögern.
Für bestimmte Anwendungsbereiche erwies es sich als sehr vorteilhaft, den Hiifsstoff Glycerin im Gemisch mit
einem Saccharid, beispielsweise mit Saccharose, das weder ein Monosaccharid noch ein Polysaccharid ist, zu
verwenden. Wenn ein derartiges Gemisch von Hilfsstoffen oder von Hilfsstoffen mit Zusatzstoffen (Saccharose)
verwendet wird, so liegt dieses Gemisch in einem Mengenverhältnis von weniger als 20 % vor. Sehr gute Ergebnisse
wurden dabei bei Mengen unter 10% oder sogar unter 5% erhalten. Wenn ein Saccharid wie Saccharose,
das als Zusatzstoff bezeichnet wird, verwendet wird, so liegt dieses Saccharid vorzugsweise in einem Mengenverhältnis
von 1 bis 4 % vor.
Es wurde ferner gefunden, daß die Herstellung einer Wand von vorgegebenem Wirkungsgrad, die eine Schicht
aufweist, die als blähbares Material ein Alkalimetallsilikat enthält, vereinfacht werden kann, wenn bestimmte
Hilfsstoffe in die blähbare Schicht eingegeben werden.
Gemäß einem bevorzugten Aspekt der vorliegenden Erfindung werden die in Kombination mit einem hydratisierten
Alkalimetallsilikat als blähbares Material verwendeten Hilfsstoffe derart ausgewählt, daß bei der Herstellung
der Schicht eine beschleunigte Trocknung mög-Hch ist.
Bei der Herstellung von mit einer blähbaren Schicht ausgestatteten Brandschutzwänden wird eine Lösung aus
einem hydratisierten Alkalimetallsilikat über eine der Scheiben gegossen, die die Wand bilden, oder die Lösung
wird in eine Form eingegossen und später in die Wand eingebaut. Es ist dabei darauf hinzuweisen, daß das
Trocknen der Lösungsschicht im Falle einer transparenten Wand kritisch ist, da sich auf der Schicht eine Kruste
ausbilden kann und diese rissig werden kann, wenn sie getrocknet wird. Das hat einen sehr nachteiligen Einfluß
auf die Transparenz der Wand. Um diese Probleme zu vermeiden, war es bisher üblich, für eine sehr langsame
Trocknung zu sorgen. Es ist nunmehr gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, diese Trocknungszeit zu vermindern
und außerdem relativ dicke Schichten des blähbaren Materials mit zufriedenstellender Transparenz
herzustellen, ohne daß übermäßig lange Trocknungszeiten erforderlich sind.
Obwohl sich die optimalen Mengenanteile in Abhängigkeit vom verwendeten Hiifsstoff verändern, ist es bevorzugt, den Hiifsstoff in einem Mengenverhältnis von weniger als 20% und üblicherweise weniger als 10% zu verwenden. Dabei werden in vielen Fällen die Hilfsstoffe in Mengenanteilen von weniger als 5% verwendet. Wie bereits oben ausgeführt, sind prozentuale Mengenangaben daLei stets Gewichtsprozente des Hilfsstoffs bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht in der fertigen Wand. Im Hinblick auf eine rasche Trocknung ohne Rißbildung
Obwohl sich die optimalen Mengenanteile in Abhängigkeit vom verwendeten Hiifsstoff verändern, ist es bevorzugt, den Hiifsstoff in einem Mengenverhältnis von weniger als 20% und üblicherweise weniger als 10% zu verwenden. Dabei werden in vielen Fällen die Hilfsstoffe in Mengenanteilen von weniger als 5% verwendet. Wie bereits oben ausgeführt, sind prozentuale Mengenangaben daLei stets Gewichtsprozente des Hilfsstoffs bezogen auf das Gesamtgewicht der Schicht in der fertigen Wand. Im Hinblick auf eine rasche Trocknung ohne Rißbildung
werden als Hill'sslolTe vorzugsweise Glycerin und Äthylenglykol verwendet, wobei es wiederum bevorzugt ist.
Glycerin oder Äthylenglykol im Gemisch mit einem Saccharid wie beispielsweise Saccharose zu verwenden.
Alle genannten HilfsstolTe werden vorzugsweise in solchen
Mengenanteilen verwendet, daß keine Färbung der Schichten erhalten wird.
Es ist dabei ferner vorzugsweise auch so, daß jede üußere Fläche der Brandschutzwand von einer Glasscheibe
gebildet wird, so daß harte, verschleiß- und kratzfeste Oberflächen erhalten werden.
Die verschiedenen Schichten der Wand sind vorteilhafterweise miteinander verbunden, so daß eine Verbundscheibc
bzw. ein Schichtkörper erhalten wird.
Der Grad der Feuerfestigkeit einer Wand, die wenigstens eine Schicht eines blähbaren Materials enthält,
hängt offensichtlich u.a. von der Gesamtdicke des verwendeten blähbaren Materials ab. Die Erhöhung der
Dicke des blähbaren Materials vermindert jedoch üblicherweise die Transparenz der Wand, und da die Herstellung
relativ dicker Schichten produklionstechnisch zu Schwierigkeiten führt, werden durch derartige dicke
Schichten die Kosten einer Wand erhöht. Es ist demgemäß bevorzugt, daß die Gesamtdicke des blähbaren Materials
höchstens 8 mm beträgt. Vorteilhafterweise ist eine oder jede Schicht zwischen 0,1 mm und 8 mm dick,
wobei Dicken zwischen I mm und 3 mm optimal sind.
Das als blähbares Material verwendete Alkalimetallsilikat ist dabei vorzugsweise das bekannte hydratisierte
Natriumsilikat.
Nachfolgend werden Ausführungsbeispiele der Erfindung
unter Bezugnahme auf die Figuren beschrieben.
Die Fig. 1 bis 3 zeigen dabei schematische Schnitlansichten durch drei Ausführungsformen einer Brandschutzwand.
Eine Schicht I, die ein hydratisiertes Alkalimetalisilikat enthält, ist auf eine erste Glasscheibe 2 aufgebracht
und mit dieser verbunden.
In Fig. 1 ist eine zweite Glasscheibe 3 auf die freiliegende Seite der blähbaren Schicht aufgelegt und wird
durch einen Einspannrahmen 4 in ihrer Lage gehalten. Der Einspannrahmen 4 weist einen L-förmigen Abschnitt
5 und eine getrennte Lippe 6 auf, so daß sich die beiden Glasscheiben 2 und 3 beim Ausbruch eines Feuers
auseinanderbewegen und Volumenänderungen der Schicht aufnehmen können, wenn sich diese aufbläht.
In Fig.2 ist eine zweite Glasscheibe 3 mit der freiliegenden Oberfläche der blähbaren Schicht verbunden, wobei
eine bindende Schicht aus Polyvinylbutyral 7 verwendet wird.
Gemäß Fig. 3 ist eine Schicht aus blähbarem Material 1 direkt zwischen zwei Glasscheiben 2 und 3 angeordnet
und mit diesen verbunden.
SiO2+ Na:O
Glycerin
H2O
62%
4%
34%
Es ist durchaus möglich, eine ähnliche blähbare Schicht, die kein Glycerin enthält, in etwa der gleichen
Zeit zu trocknen, jedoch wurde gefunden, daß die Oberfläche der Schicht, die Glycerin enthält, glatter und frei
von Rissen und Brüchen ist. Dies trägt zur Klarheit und Transparenz der Wand vor dem Ausbruch eines Feuers
bei.
Bei einer abgeänderten Ausführungsform dieses Beispiels wurden die 4% Glycerin durch ein Gemisch mit
Saccharose ersetzt, das 3 % Glycerin und 1 % Saccharose in der fertigen Wand ergab. Es wurden ähnliche Ergebnisse
erzielt.
Bei einer weiteren abgeänderlen Auslührungsform dieses
Beispiels wurde das Glycerin nicht der Lösung zugesetzt, sondern die wäßrige Lösung des Natriumsilicates
wurde auf die Glasscheibe aufgebracht und teilweise getrocknet. Eine Schicht aus Glycerin wurde dann auf die
freiliegende Oberseite der Schicht aufgebracht.
Das Glycerin wurde dadurch aufgebracht, daß die Schicht in ein Glycerinbad eingetaucht wurde. Es sei
jedoch bemerkt, daß das Glycerin auch auf andere Weise aufgetragen werden kann, beispielsweise durch ein Sprühen.
Es wurden entsprechend ähnliche Ergebnisse erzielt.
Beispiel II (Fig. 2)
Eine Lösung aus hydratisiertem Natriumsilicat, welche Glucose enthielt, wurde aufeine Glasscheibe, wie im
Beispiel I beschrieben, aufgetragen und getrocknet. Nach dem Abhärten hatte die Schicht die folgende Zusammensetzung:
SiO2+ Na2O | 64% |
Glucose | 2% |
Η,Ο | 34% |
Diese Schicht wurde dann mit der zweiten Glasscheibe über eine Zwischenschicht aus Polyvinylbutyral verbunden,
und diese Baugruppe wurde dann zur Herstellung der Verbindung mit Wärme und Druck behandelt. Dabei
wurde dafür Sorge getragen, daß die zugeführte Wärme nicht so groß war, um ein Blähen auszulösen.
Bei einer Variante dieses Ausführungsbeispiels wurde die blähbare Schicht direkt mit der zweiten Scheibe verbunden.
Nachdem die zweite Schicht abgebunden war, wurden diese und die zweite Scheibe mit der gleichen
Lösung beschichtet, und die Teile wurden dann zusammengebaut und man ließ Teile trocknen, um die Bindung
herzustellen.
Beispiel III (Fig. 3)
Beispiel 1 (Fig. 1)
Bei einem speziellen praktischen Ausführungsbeispiel wurde eine Lösung aus hydratisiertem Natriumsilicat in
Wasser, die als Hilfsstoff Glycerin enthielt, aufeine Glasplatte
in einer Menge von 2,8 l/m2 aufgebracht, um eine feste Schicht auszubilden. Das Gewichtsverhältnis von
SiO2 zu Na2O betrug 3,3 zu 1 und die Dichte der Lösung
lag zwischen 37° und 40° Baumi. Die Schicht wurde durch leichte Erwärmung getrocknet. Dies dauerte etwa
6 Stunden. Die Zusammensetzung der Schicht nach dem Abbinden oder Aushärten betrug:
Es waren zwei Glasscheiben vorgesehen, von denen jede eine blähbare Schicht aus hydratisiertem Natriumsilicat
aufwies, die Glycerin enthielt, wobei diese Schicht, wie im Beispiel I beschrieben, aufgebracht wurde. Jede
der Schichten war 1,3 mm dick. Die Schichten auf den Glasscheiben wurden dann miteinander verbunden, um
eine Wand (HIA) in einer Fläche von 50cm2 zu bilden. Die Glasscheiben waren 3 mm dick.
Eine andere Wand (MB), in deren blähbarer Schicht kein Hilfsstoff vorhanden war, die jedoch in anderer
Weise identisch war, wurde für Vergleichszwecke hergestellt.
Die beiden Wände wurden gerahmt und in einer Wand eines Ofens gemäß ISO R 834 und NBN 713020 getestet.
Dieser Test bestimmt, daß die Temperatur Tin °C innerhalb des Ofens nach ι Minuten gemäß der folgenden
Gleichung ansteigt:
<57"=345logl0(8/+l).
Die maximale Temperatur der Außenseite der Wände wurde in unterschiedlichen Zeitinlervallen nach dem
Zünden des Ofens gemessen, und die Ergebnisse sind in
der folgenden Tabelle angegeben, und zwar die Temperaturen in °C auf 50C abgerundet.
Zeit (Minuten)
Wand 11ΙΛ
Wand IHB
120 | 160 |
240 | 270 |
250 | 280 |
Claims (10)
1. Lichtdurchlässige Brandschutzwand mit wenigstens einer Glasscheibe und wenigstens einer Schicht
aus bläh barem Material, die ein hydra tisiertes Alkalimetallsilikat
enthält, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens eine solche Schicht aus blähbarem
Material einen oder mehrere Hilfsstoffe enthält, der oder die die Feuerbeständigkeit der Brandschutzwand
verbessern und aus der folgenden Gruppe ausgewählt sind: Harnstoff, mehrwertige Alkohole, Monosaccharide,
Polysaccharide.
2. Brandschutzwand nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der oder die Hilfsstoffe in einem
Anteil von weniger als 20Gew.-% der Schicht, vorzugsweise von weniger als 10Gew.-% der Schicht,
vorhanden ist.
3. Brandschutzwand nach Anspruch 2, bei der als Hilfsstoff Glycerin verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß das Glycerin in einem Anteil im Bereich von IO bis einschließlich 4Gew.-% der Schicht vorhanden
ist.
4. Brandschutzwand nach Anspruch 2, bei der als Hilfsstoff Harnstoff verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Harnstoff in einem Anteil von weniger als 5Gew.-%, vorzugsweise zwischen 2 und
4Gew.-% der Schicht vorhanden ist.
5. Brandschulzwand nach Anspruch 2, bei der als Hilfsstoff Sorbit verwendet wird, dadurch gekennzeichnet,
daß der Sorbit in einem Anteil zwischen 2 und 4Gew.-% der Schicht vorhanden ist.
6. Brandschutzwand nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß als Hilfsstoff Glycerin
im Gemisch mit einem Saccharid, beispielsweise Saccharose, verwendet wird.
7. Brandschutzwand nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Saccharid in einem Anteil
zwischen 1 und 4Gew.-% der Schicht vorhanden ist.
8. Brandschutzwand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die A ußenseile
der Brandschutzwand von einer Glasscheibe gebildet wird.
9. Brandschutzwand nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die verschiedenen
Schichten der Wand miteinander verbunden sind.
10. Brandschutzwand nach einem der vorangehenden
Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das als blähbares Material verwendete Alkalimetallsilikat
hydratisiertes Natriumsilikat ist.
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