DE69825617T2

DE69825617T2 - In der hitze expandierbares material

Info

Publication number: DE69825617T2
Application number: DE69825617T
Authority: DE
Inventors: Pierre Goelff; Pierre Moussiaux; Bruno Michel; Xavier Dallenogare; Naima Alaoui
Original assignee: Glaverbel Belgium SA
Current assignee: AGC Glass Europe SA
Priority date: 1997-10-15
Filing date: 1998-10-08
Publication date: 2005-08-04
Anticipated expiration: 2018-10-09
Also published as: EP1027405B1; AU9424998A; EP1027405A1; ATE273365T1; GB9721813D0; DE69825617D1; WO1999019422A1

Description

Diese Erfindung betrifft ein wärmequellbares transparentes Material. Insbesondere betrifft diese Erfindung wärmequellbare Materialien, die in Verglasungsplatten bzw. -scheiben eingesetzt werden.
Die allgemeinen Anforderungen für eine feuerbeständige Platte sind die Bereitstellung einer effektiven Barriere gegen Flammen und Rauch und die Bereitstellung einer thermischen Isolierung. Wenn alle anderen Parameter konstant sind, kann das Ausmaß der Feuerbeständigkeit von der Art und der Größe der Verglasung, der beim Aufbau der Verglasung eingesetzten Art von Materialien und der Art und Weise abhängen, wie die Verglasung in einem umgebenden Rahmen in einer Öffnung gehalten ist. Während Glas nicht brennbar ist, kann es bei intensiver Hitzeeinwirkung von einem Feuer erweichen oder brechen, oder dessen Rahmen kann verbrennen oder sich verziehen, so dass die Barriere versagt und eine direkte Feuerausbreitung oder ein Entweichen von Rauch vorkommen kann.
Die Verwendung eines transparenten wärmequellbaren Materials zwischen Schichten aus einem Verglasungsmaterial zur Verbesserung der Feuerbeständigkeitseigenschaften von Verglasungsplatten ist zur Verbesserung der Beständigkeit der Platte sowohl gegen ein Erhitzen im Allgemeinen als auch gegen ein Aussetzen gegenüber einem Feuer im speziellen bekannt. Die Platte ist als Laminat ausgebildet, bei dem eine Schicht oder Schichten des transparenten wärmequellbaren Materials jeweils zwischen zwei transparenten Strukturlagen, gewöhnlich dünnen Glasplatten, sandwichartig angeordnet ist bzw. sind.
Die GB-PS 1590837 lehrt die Verwendung eines aufschäumenden Materials, das in einer laminierten Feuerabschirmungsplatte zwischen zwei Strukturlagen sandwichartig angeordnet ist. Das Dokument beschreibt die Verwendung hydratisierter Metallsalze als aufschäumendes Material, insbesondere hydratisierter Alkalimetallsilikate wie z. B. hydratisiertes Natriumsilikat. Andere Beispiele für das aufschäumende Material sind hydratisiertes Kaliumaluminat, Natriumplumbat, Kaliumplumbat, Natriumstannat, Kaliumstannat, Natriumstannat, Aluminiumnatriumsulfat, Aluminiumkaliumsulfat, Natriumborat, Natriumorthophosphat und Kaliumorthophosphat.
Die US-PS 4,913,847 beschreibt die Verwendung eines flammverzögernden Produkts zur Verwendung zwischen zwei Glasscheiben, das im Wesentlichen aus Monoaluminiumhydro phosphat und Borsäure hergestellt ist. Die Produkt ist gemäß den Angaben in der Beschreibung bei Alterungstests nicht vollständig zufriedenstellend.
Die EP 0 468 259 A1 beschreibt feuerfeste Materialien, die als Zwischenschichten in laminierten Glaskonstruktionen verwendet werden können. Die Materialien basieren auf Ammonium- oder Aminsalzen eines sauren Phosphats eines Metalls wie z. B. Magnesium, Calcium, Zink oder Aluminium. Das Amin kann Ethanolamin, Ethylendiamin, ein Polyethylenpolyamin mit 3 bis 7 Stickstoffatomen oder Gemische solcher Amine mit Ammoniak sein.
Andere Veröffentlichungen des Standes der Technik, bei denen ein aufschäumendes Material eingesetzt wird, sind die EP 703 067 und die US-PS 3,997,700 . Das erste Dokument betrifft nur gießfähige Materialien, die flüssig bleiben, was nur eingeschränkte Anwendungen ermöglicht, und das zweite Dokument beschreibt viele verschiedene Materialien, ohne dass die erfindungsgemäßen Materialien erwähnt werden.
Während des Verlaufs eines Feuers quillt das wärmequellbare Material langsam mit zunehmender Temperatur, das Hydratwasser wird durch die Hitze des Feuers ausgetrieben und das Material wird in einen Schaum umgewandelt, der als Barriere sowohl gegen abgestrahlte als auch gegen geleitete Wärme wirkt, und der auch das Vermögen zum Aneinanderbinden von Strukturscheiben der Platte, wie z. B. Glasscheiben, bewahren kann, die durch das Feuer zersplittern können. Platten werden typischerweise gemäß der Zeitdauer eines Erhitzens unter definierten Bedingungen eingeteilt, bis ein Versagen bezüglich Eigenschaften wie z. B. Isolierung und Integrität stattfindet. In dem anfänglichen Zeitraum eines Feuers bis zu 30 min sollte die Platte ein hohes Maß an thermischer Isolierung bereitstellen, um das Entkommen oder gegebenenfalls die Rettung von Menschen in dem betroffenen Bereich zu erleichtern. Dieser Zeitraum ist normalerweise ausreichend, um ein sicheres Verlassen für jede Person zu ermöglichen, mit Ausnahme der Feuerwehrleute, die bleiben, um das Feuer zu kontrollieren und zu löschen. Die Platte sollte auch eine Barriere gegen Flammen und Rauch und eine Beschränkung für die Übertragung abgestrahlter Wärme für mindestens die ersten 30 min und vorzugsweise mindestens 60 min bereitstellen. Bei der zunehmenden Betonung von Sicherheitsvorschriften in der Privatwohnung und am Arbeitsplatz gibt es einen steigenden Bedarf für Platten, die längere Zeiträume bezüglich einer Barriere gegen Flammen und Rauch und einer niedrigen Abstrahlung wie z. B. 90 min oder mehr bieten. Solche längeren Zeiträume werden zur Bereitstellung einer ausreichenden Zeit für Feuerwehrleute als wichtig erachtet, für die sie in einem Gebäude bleiben, und zur Kontrolle und zum Löschen des Feuers bei einem minimalen Verlust und einer minimalen Beschädigung für das betroffene Gebäude.
Die Feuerbeständigkeit von Verglasungsplatten bzw. -scheiben wird durch Montieren der Verglasungsplatten in einer Wand eines Ofens getestet, dessen Innentemperatur dann gemäß einem vorgegebenen Schema erhöht wird. Ein solcher Test ist in dem internationalen Standard ISO 834-1975 spezifiziert und auch in dem internationalen Standard ISO 9051-1990 beschrieben, bei dem es spezifisch um die Feuerbeständigkeitsanforderungen für verglaste Anordnungen geht. Im letztgenannten Standard ist angegeben:
"Einige transparente und durchscheinende verglaste Anordnungen können die Anforderungen bezüglich der Stabilität und Integrität (RE) und in manchen Fällen bezüglich der Isolierung erfüllen (REI, wobei R für "Beständigkeit", E für "Undurchlässigkeit" und I für "Isolierung" steht). Verglaste Anordnungen gemäß der Klasse RE stellen unter den Feuerbedingungen, wie sie in ISO 834 definiert sind, für eine bestimmte Zeit eine Stabilität und Integrität bereit. Die Temperatur der nicht ausgesetzten Seite wird nicht berücksichtigt. Verglaste Anordnungen mit einer Feuerbeständigkeit gemäß der Klasse REI unter den Feuerbedingungen, wie sie in ISO 834 definiert sind, stellen für eine bestimmte Zeit eine Stabilität, Integrität und Isolierung bereit."
Um den Standard bezüglich der Isoliereigenschaften gemäß dem REI-Niveau zu erfüllen, darf kein Punkt der Oberfläche der Platte, der am Ofen außen freiliegt, einer Zunahme der Temperatur von mehr als 180°C über seiner ursprünglichen Temperatur (Umgebungstemperatur) unterliegen und der mittlere Temperaturanstieg dieser Fläche darf 140°C nicht übersteigen. Solche Platten, die der REI-Klasse angehören, können auch Barrieren gegen die Übertragung einer Infrarotstrahlung vom Ort eines Feuers bilden.
Ein entscheidender Faktor bei dem Vermögen der laminierten Platte, eine verlängerte Feuerbeständigkeit bereitzustellen, ist die Temperatur des "Ausdehnungskollapses" des nicht-glasartigen Schichtmaterials. Dabei handelt es sich um die Temperatur, die hier auch als "Feuerbeständigkeits"-Temperatur (FR-Temperatur) bezeichnet wird, bei welcher der Schaum, der durch die Einwirkung von Wärme auf das Material erzeugt wird, die Beständigkeit gegen eine ausgeübte Kraft verliert. Diese Temperatur kann mit einem Test ermittelt werden, bei dem ein Tiegel, der eine geringe Menge des Materials enthält (gewöhnlich mehrere 10 g), in einen Ofen eingebracht und bei einer bestimmten Temperatur (häufig als Schäumtemperatur bezeichnet) erhitzt wird, so dass eine Ausdehnung des Materials sichergestellt wird, worauf die Temperatur weiter erhöht und auf das geschäumte Material ein Druck ausgeübt wird, um die Integrität des Schaums zu prüfen. Die "Feuerbeständigkeits"-Temperatur, die durch den Kollaps des Schaums unter dem ausgeübten Druck angezeigt wird, ist folglich der Punkt, bei dem das Material seine Feuerbeständigkeitseigenschaften verliert. Für hydratisierte Silikate, die herkömmlich bei Feuerbeständigkeitsanwendungen eingesetzt werden, liegt diese Temperatur typischerweise im Bereich von 400 bis 500°C. Für in neuerer Zeit entwickelte Materialien, beispielsweise für diejenigen auf der Basis von Aminsalzen saurer Phosphate, ist diese Temperatur signifikant höher und liegt typischerweise im Bereich von etwa 700°C.
Da jegliche Zunahme der Feuerbeständigkeitstemperatur den Barrierezeitraum einer laminierten Verglasungsplatte – häufig dramatisch – verlängern kann, besteht ein sehr großes Interesse dahingehend, eine weitere Erhöhung der Feuerbeständigkeitstemperaturen zu erreichen.
Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein wärmequellbares transparentes Material zu erzeugen, das unter der Einwirkung von Wärme einen Schaum mit einer Feuerbeständigkeitstemperatur von mehr als 700°C, vorzugsweise mehr als 800°C erzeugt. Zur Verwendung in Verglasungsplatten ist es bevorzugt, dass das Material auch die Vorgaben erfüllt, dass es beim normalen Gebrauch der Platte transparent ist und bleibt, und dass es eine Haftbindung zwischen den Strukturscheiben der Platte bereitstellt.
Die Erfindung beruht auf den Ergebnissen von Untersuchungen der Erfinder der vorliegenden Erfindung bezüglich der Herstellung modifizierter Polyphosphate, welche die erforderlichen Vorgaben erfüllen.
Erfindungsgemäß wird ein wärmequellbares transparentes Material bereitgestellt, wie es im Anspruch 1 definiert ist.
Die Erfindung stellt ferner eine Scheibe aus einem transparenten glasartigen Material, das eine Schicht aus dem wärmequellbaren Material trägt, oder eine feuerbeständige Platte bereit, die eine oder mehrere Schichten des wärmequellbaren Materials umfasst, die zwischen zwei Scheiben aus dem transparenten glasartigen Material angeordnet sind.
Der Begriff "wärmequellbar", wie er hier verwendet wird, bezieht sich auf Materialien, die gewöhnlich als aufschäumendes Material bezeichnet werden, welche die Eigenschaft aufweisen, dass sie dann, wenn sie einer Flamme ausgesetzt werden, quellen und eine isolierende Barriere gegen die Ausbreitung der Flamme bilden.
Die erfindungsgemäßen Materialien stellen eine signifikante Zunahme der Feuerbeständigkeitstemperaturen bereit. Bei einem starken Erhitzen bilden sie einen Schaum, der eine hohe Feuerbeständigkeitstemperatur von bis zu oder über 900°C zeigt, d. h. etwa um 300°C höher als bei herkömmlichen Silikatmaterialien und etwa um 200°C höher als bei Materialien auf der Basis von Aminsalzen saurer Phosphate. Die Zunahme ist bezüglich des Zeitraums, für den eine Platte, die ein solches Material umfasst, eine Feuerbarriere darstellt, besonders ausgeprägt.
Das Aluminiumsalz oder -hydroxid, das als Phosphatmodifiziermittel verwendet wird, scheint zwei sich ergänzende Funktionen aufzuweisen. Als erstes ermöglicht es durch die Einwirkung von Wärme auf das Material die Bildung eines zusammenhängenden Schaums, der sich von einem Pulver unterscheidet. Zweitens verbessert es die Beständigkeit gegen ein optisches Altern: Ohne das Phosphatmodifiziermittel findet eine schnelle Bildung fester Teilchen statt, die einen nachteiligen optischen Effekt haben.
Aluminiumhydroxid ist als Phosphatmodifiziermittel in dem Sinne vorteilhaft, dass es keine weitere Komponente einbringt, die beim Erhitzen einen nachteiligen Effekt haben könnte (beispielsweise die Erzeugung einer flüchtigen Komponente wie Stickstoffoxid). Andererseits scheint eine Zusammensetzung, die mit einem Aluminiumsalz als Modifiziermittel hergestellt worden ist, eine bessere Schäumqualität aufzuweisen als eine Zusammensetzung, die mit Aluminiumhydroxid hergestellt ist. Das Aluminiumsalz ist vorzugsweise Aluminiumnitrat oder Aluminiumchlorid.
Aluminiumhydroxid wird dem Gemisch aus Wasser, Phosphorsäure und einem Magnesiumreaktanten am Besten während der Bildung der Lösung des Metallphosphats zugesetzt. Ein Aluminiumsalz sollte jedoch vorzugsweise nach der Bildung dieser Lösung zugesetzt werden. Die Lösung und das zugesetzte Salz sollten vorzugsweise sorgfältig gerührt werden, so dass eine einheitliche Produktqualität erhalten wird. Es ist auch bevorzugt, dass die Lösung vor der Zugabe des Aluminiumsalzes filtriert wird.
Obwohl nicht alle Feuerbeständigkeitsanwendungen eines wärmequellbaren Materials eine Transparenz des Materials erfordern, sind die Hauptanwendungen transparente Verglasungsplatten. Die erfindungsgemäßen Materialien sind folglich transparent. Bei einem Phosphor : Metall-Verhältnis (z. B. einem P : Mg-Verhältnis) am unteren Ende des beanspruchten Bereichs von mindestens 2,0 : 1 sind die Produktmaterialien im Allgemeinen transparent, können jedoch die Transparenz nicht über einen längeren Zeitraum beibehalten und neigen dazu, weiß oder weißlich und somit durchscheinend zu werden.
Um das bevorzugte Maß der ursprünglichen und der beibehaltenen Transparenz sicherzustellen, beträgt das Phosphor : Metall-Verhältnis vorzugsweise mindestens 2,2 : 1, was zu einem Produkt führt, das zum Einbringen in transparente Verglasungsplatten gut geeignet ist.
Die Verwendung von Magnesiumphosphat verstärkt die Bildung eines Materials, das seine Transparenz über einen langen Zeitraum beibehält.
In einer erfindungsgemäßen Ausführungsform ist der Magnesiumreaktant ein hydratisiertes Magnesiumcarbonat/Magnesiumhydroxid-Salz, wobei ein bevorzugtes Beispiel dieses Salzes die Formel 4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O hat. Diese Salze haben den Vorteil, dass sie das erforderliche Phosphat leicht erzeugen.
Das molare Verhältnis von Aluminium in dem Phosphatmodifiziermittel zu dem Metall in der Phosphatkomponente liegt vorzugsweise im Bereich von 0,02 bis 1 : 1. Wenn das Metall der Phosphatkomponente Magnesium oder Calcium ist, dann liegt das molare Verhältnis von Aluminium in dem Phosphatmodifiziermittel zu dem Metall in der Phosphatkomponente vorzugsweise im Bereich von 0,05 bis 0,4 : 1. Diese Verhältnisse haben den Vorteil, dass in dem Material gute Schäumeigenschaften bereitgestellt werden, während dessen Transparenz nicht nachteilig beeinflusst wird.
Das Material kann ein Verdickungsmittel enthalten. Die Zugabe dieses Mittels zu der Lösung erhöht die Viskosität der Lösung und bildet ein gelartiges Material mit einem hohen Wassergehalt, wodurch der Schritt des Trocknens der Lösung zur Bildung des Materials vermieden oder vermindert wird.
Vorzugsweise basiert das Verdickungsmittel auf einem oder mehreren von einem Celluloseether, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyurethan, Polyacrylat, Ton, Xanthangumi und Succinoglycangummi.
Vorzugsweise enthält das Material ferner Sulfationen (SO₄ ^2–-Ionen), Chloridionen (Cl^–-Ionen) oder Nitrationen (NO₃ ^–-Ionen) und/oder Ammoniumionen (NH₄ ⁺-Ionen), Natriumionen (Na⁺-Ionen) oder Kaliumionen (K⁺-Ionen). Diese Ionen ermöglichen eine Erhöhung der Löslichkeit der Phosphate und die Bildung eines Gels oder eines "gelartigen" Materials ohne eine begleitende feste Phase, die für die optische Qualität des Materials schädlich wäre.
Die Gegenwart von Wasser und dessen Anteil in dem Material sind für die Schäumqualitäten des Produkts wichtig. Wenn das Material einen hohen Wassergehalt aufweist, ist es schwierig, die erforderlichen "gelartigen" Eigenschaften bereitzustellen, da das Material eine niedrige Viskosität aufweist und schwer in Position zu halten ist. Vorzugsweise hat das Material einen Wassergehalt von 45 Gew.-% oder weniger, mehr bevorzugt von 40 Gew.-% oder weniger und insbesondere von 35 Gew.-% oder weniger. Materialien, die einen geringen Wasseranteil enthalten, sind bezüglich ihrer gelartigen Eigenschaften interessant und ihre optische Qualität ist bei der Alterung häufig beständiger. Es ist darüber hinaus bevorzugt, dass sie einen ausreichend großen Wassergehalt aufweisen, vorzugsweise mehr als 10 Gew.-%, um das Schäumen des Materials beim Erhitzen sicherzustellen. Der bevorzugte Bereich für den Wasseranteil beträgt im Allgemeinen 15 bis 35 Gew.-%, insbesondere 21 bis 31 Gew.-%.
Die erzeugte modifizierte Lösung wird zur Bildung eines gelartigen Produkts vorzugsweise sorgfältig getrocknet.
In der Ausführungsform, bei der die Lösung vor der Zugabe des Aluminiumsalzes filtriert wird, entfernt die Filtration jegliche restlichen Feststoffe oder Agglomerate, und zwar im Hinblick auf eine Verbesserung der optischen Eigenschaften des Materials. Eine Filtration kann jedoch nicht erforderlich sein, wenn darauf geachtet wird, die Bedingungen bei der Bildung der Lösung zu steuern, und zwar insbesondere bezüglich der Einheitlichkeit der Temperatur und des sorgfältigen Rührens, so dass eine klare einheitliche Lösung ohne agglomerierte Teilchen erhalten wird. Eine einheitliche Produktqualität ist ganz besonders bevorzugt, da es wahrscheinlich ist, dass ein Mangel an Einheitlichkeit zu einer Platte mit "Überhitzungszonen" in dem Gel führt, die vor dem Gel als Ganzes versagen würden. Das in der Lösung ein gesetzte Wasser sollte vorzugsweise entmineralisiertes Wasser sein. Das Wasser sollte vorzugsweise in einem Anteil von mindestens 45 Gew.-%, bezogen auf die Lösung des Metallphosphats, vorliegen. In dem Trocknungsschritt führt ein Verdampfen des Wassers zu einer Verdickung der Lösung und zu einer Zunahme der Viskosität der Lösung. Das Trocknen kann in einem herkömmlichen geheizten Ofen, einem Mikrowellenofen, unter vermindertem Druck, mittels Konvektion oder auf einer heißen Platte erreicht werden. Der bevorzugte Trocknungsmodus ist Trocknen in einem geheizten Ofen, Mikrowellenofentrocknen oder Konvektionstrocknen. Ein sorgfältiges Trocknen ist bevorzugt und kann durch einen verlängerten Trocknungszeitraum (z. B. von mindestens 4 Stunden), eine hohe Trocknungstemperatur (z. B. 100°C) oder ein Intensivtrocknungsverfahren wie z. B. ein Mikrowellenerhitzen (beispielsweise 2 min bei einer Leistung von 500 W) erreicht werden. Die bevorzugte Trock nungstemperatur liegt im Bereich von 70 bis 120°C. Kurze Trocknungszeiträume haben den Vorteil, dass eine übermäßige "Haut"-Bildung auf dem Produkt vermieden wird.
Die Gegenwart des Phosphatmodifiziermittels scheint nur einen geringen Einfluss auf die Herstellung und Modifizierung der Lösung als solche zu haben. Sie ist jedoch bei der Bestimmung der Schaumerzeugungsqualitäten des getrockneten Produkts wichtig.
Die Vorteile der erfindungsgemäßen Materialien liegen in ihrem Verhalten beim Aussetzen gegenüber einer starken Hitze. Eine ihrer vorteilhaftesten Eigenschaften ist ihr Vermögen zur Bildung eines zusammenhängenden Schaums anstelle eines zerfallenden Schaums.
Die Erfindung wird in den folgenden nicht-beschränkenden Beispielen weiter beschrieben.
Beispiele 1 bis 17
Die für die Beispiele 1 bis 17 verwendeten Reaktanten waren hochreines Magnesiumhydroxycarbonat in Form von 4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O, Phosphorsäure (85 Gew.-% H₃PO₄), Aluminiumnitrat-nonahydrat [Al(NO₃)₃·9H₂O] und entmineralisiertes Wasser. Im Beispiel 1 wurden 50 g Magnesiumcarbonat und 110 g Wasser in einen Reaktor eingebracht, der mit einem externen Wassermantel gekühlt wurde, und sorgfältig gemischt. Dann wurden 138 g Phosphorsäure nach und nach unter fortgesetztem sorgfältigen Rühren zugesetzt, um das Aufbrechen jeglicher Agglomerate sicherzustellen. Die Temperatur in dem Reaktor wurde durch die externe Wasserkühlung unter 50°C gehalten. Nachdem das Reaktionsgemisch klar geworden ist, wurde das Aluminiumnitrat eingebracht und es wurde erneut sorgfältig gemischt. Die Mengen an Phosphorsäure und Aluminiumnitrat und folglich das Phosphor : Metall-Verhältnis und die Aluminium : Metall-Verhältnisse wurden von Beispiel zu Beispiel variiert. Von dem so gebildeten Zwischenproduktgemisch wurden Proben genommen, um den prozentualen Anteil des vorliegenden Wassers zu messen.
Das Zwischenproduktgemisch wurde dann in einen Lagerbehälter überführt und in einen geheizten Ofen bei 65°C, 80°C oder 100°C eingebracht. Das Erhitzen und das resultierende Verdampfen des Wassergehalts führten zu einer Verdickung des Gemischs, die sich durch eine Zunahme seiner Viskosität zeigte, wodurch ein gelartiges Produkt gebildet wurde.
Das Verfahren von Beispiel 1 wurde für die Beispiele 2 bis 17 wiederholt, wobei die Anteile und Komponenten so variiert wurden, wie es in der nachstehenden Tabelle 1 gezeigt ist, die auch Details der erhaltenen Produkte zeigt. Die gemäß den Beispielen erzeugten Materialien hatten Eigenschaften, wie sie für die vorliegende Erfindung erforderlich sind: Sie waren transparent, viskos und klebrig. Die zweite Spalte zeigt das Verhältnis von Phosphor zu Metall in dem Carbonat (Magnesiumcarbonat in den Beispielen 1 bis 17, Aluminiumcarbonat im Beispiel 18). Die dritte Spalte zeigt das Verhältnis von Aluminium in dem Aluminiumsalz zu dem Metall im Carbonat (Magnesium in den Beispielen 1 bis 17, Aluminium im Beispiel 18). Die letzte Spalte zeigt die "Feuerbeständigkeits"-Temperatur (FR-Temperatur), die nach dem Schäumen des Produkts bei 500°C, 600°C oder 700°C gemäß den Beispielen erhalten worden ist.
Tabelle 1
Proben der Produkte von den Beispielen 15 bis 17 wurden bezüglich ihrer Alterungseigenschaften bei Umgebungstemperatur (20°C) und bei 50°C getestet. Beim Altern bei Umgebungstemperatur war die untersuchte Eigenschaft die optische Erscheinung der Probe nach 7 Tagen. Beim Altern bei 50°C war die untersuchte Eigenschaft der Zeitraum, nach dem der erste "Kristall" in der Probe erscheint. In diesem Zusammenhang ist ein Kristall ein optischer Defekt, der sich möglicherweise aus einer Phasentrennung ergibt und der das Aussehen eines Kristalls aufweist.
Tabelle 2
Vergleichsbeispiele C1 bis C4
Die Vergleichsbeispiele wurden im Allgemeinen in der gleichen Weise wie das Beispiel 1 durchgeführt, jedoch lag einer oder mehrere der Parameter außerhalb der Grenzen, die für die Erfindung erforderlich sind. Die Details der Vergleichsbeispiele sind in der nachstehenden Tabelle 3 gezeigt. Die erhaltenen Produkte wiesen nicht die für die Erfindung erforderlichen Materialeigenschaften auf. Die Vergleichsbeispiele C1 und C2 ergaben ein Produkt mit einem nicht akzeptabel hohen Kristallgehalt, was zu einer mangelnden Einheitlichkeit in der Gelschicht einer Verglasungsplatte und einer Neigung zur Bildung ungleichmäßiger Überhitzungsstellen beim Aussetzen gegenüber einem Feuer führte. Die Vergleichsbeispiele C3 und C4 erzeugten ein Material mit einer Viskosität, die unzureichend war, um eine gleichmäßige Verteilung des Materials über der Plattenoberfläche zu gewährleisten. Bei allen Vergleichsbeispielen hatte der erhaltene Schaum eine für die Messung der Feuerbeständigkeitstemperatur (FR) zu starke Pulverkonsistenz. Tabelle 3

NMa: nicht messbar.

Beispiele 19 bis 24
Die Reaktanten für die Beispiele 19 bis 24 waren ein hochreines Magnesiumhydroxycarbonatpulver in Form von 4MgCO₃·Mg(OH)₂·4H₂O, Phosphorsäure (85 Gew.-% H₃PO₄), Aluminiumnitrat-nonahydrat [Al(NO₃)₃·9H₂O] und entmineralisiertes Wasser. Wasser und Phosphorsäure wurden in einen Reaktor eingebracht, der mit einem externen Wassermantel gekühlt wurde, und sorgfältig gemischt. Das Carbonatpulver wurde dann nach und nach unter fortgesetztem sorgfältigen Rühren zugesetzt, um das Aufbrechen jeglicher Agglomerate sicherzustellen. Die Temperatur in dem Reaktor wurde durch extern umgewälztes Wasser mit dieser Temperatur bei etwa 70°C gehalten. Wenn das Reaktionsgemisch klar war, wurde das Aluminiumnitrat eingebracht und es wurde erneut sorgfältig gemischt. Die Lösung wurde dann auf einer erhitzten Platte unter heftigem Rühren bis zu einem Wassergehalt von 45 Gew.-% dehydratisiert.
Einige 20 g des so gebildeten Zwischenproduktgemischs wurden dann in einen Lagerbehälter überführt und für unterschiedliche Zeiträume in einen Mikrowellenofen bei einer Leistungseinstellung von 500 W eingebracht. Das resultierende Erhitzen und Verdampfen des Wassergehalts führten zu einer Verdickung des Gemischs, die sich durch eine Zunahme seiner Viskosität zeigte, wodurch ein gelartiges Produkt gebildet wurde. Alle erhaltenen Zusammensetzungen hatten ein P/Mg-Verhältnis von 2,24 und ein Al/Mg-Verhältnis von 0,10. Der Wassergehalt der Zusammensetzungen nach dem Mikrowellentrocknen für den vorgegebenen Zeitraum (in Minuten ' und Sekunden '') ist in der nachstehenden Tabelle 4 gezeigt, und zwar zusammen mit den Feuerbeständigkeitstemperaturen nach dem Schäumen bei 500°C und den Alterungseigenschaften, wie sie vorstehend für die Proben der Beispiele 15 bis 17 beschrieben worden sind. Tabelle 4

NMd: nicht gemessen

Beispiele 25 bis 29
Die Reaktanten und Herstellungsbedingungen waren mit denjenigen der Beispiele 19 bis 24 identisch, wobei erneut eine dehydratisierte Lösung mit einem Gehalt von etwa 45 Gew.-% Wasser erzeugt wurde. Das Zwischenproduktgemisch wurde in einer Menge von 0,1 g/cm² auf eine 200 × 200 mm-Glasscheibe gegossen und 29 bis 33 Stunden in einen geheizten Ofen bei 50°C eingebracht, um ein gelartiges Produkt mit einem Wassergehalt von 20 Gew.-% zu erhalten. Eine zweite Glasscheibe wurde über dem gelartigen Produkt platziert und die gesamte Anordnung wurde 12 Stunden in einen geheizten Ofen bei 50°C eingebracht, um eine transparente laminierte Platte zu bilden. Die Enddicke der Zusammensetzung betrug 200 und 700 μm. Die nachstehende Tabelle 5 zeigt das P/Mg-Verhältnis, das Al/Mg-Verhältnis, den Wassergehalt, den pH-Wert der Ausgangslösung (55 bis 75% Wassergehalt), die Dicke der getrockneten gelartigen Zusammensetzung, die FR-Temperatur und die Dichte der Kristalle nach dem Altern für 30 Tage bei 50°C. Die Dichte der Kristalle wurde als Anzahl der Kristalle in einem 1 dm-Quadrat (100 × 100 mm) gemessen.
Tabelle 5
In einer Variante von Beispiel 27 wurde die Zusammensetzung in einem geheizten Ofen bei 80°C während 6 Stunden anstelle von 33 Stunden bei 50°C getrocknet. Der Endwassergehalt betrug ebenfalls 20%. Die Ergebnisse waren identisch, jedoch betrug die Dichte der Kristalle anstelle von 326/dm² lediglich 43/dm².
Beispiele 30 bis 32
Es wurde das gleiche Verfahren wie in den Beispielen 25 bis 29 eingesetzt, mit den folgenden Ausnahmen: Der Reaktant Aluminiumnitrat wurde durch Aluminiumchlorid (Beispiel 31) oder Aluminiumhydroxid (Beispiel 32) ersetzt. Das Aluminiumhydroxid, das in der Magnesiumphosphatlösung unlöslich ist, wurde vor der Zugabe von Wasser und Phosphorsäure gleichzeitig mit dem Magnesiumhydroxycarbonat zugegeben. Das Gemisch wurde auf 80°C erhitzt und gerührt, wobei eine transparente flüssige Zusammensetzung erhalten wurde. Ferner musste das P/Mg-Molverhältnis bei diesem Reaktanten höher sein (2,86), um eine transparente Lösung zu erhalten.
Die Zusammensetzungen wurden in einem geheizten Ofen bei 50°C getrocknet, um einen Wassergehalt von 19 ± 2 Gew.-% zu erhalten. Mit der getrockneten Zusammensetzung wurde wie in den Beispielen 25 bis 29 eine transparente laminierte Platte ausgebildet.
Die nachstehende Tabelle 6 zeigt das P/Mg-Verhältnis, das Al/Mg-Verhältnis und den pH-Wert der Ausgangszusammensetzung (56 ± 2% Wassergehalt), die FR-Temperatur und die Dichte der Kristalle nach dem Altern für 50 Tage bei 50°C und 35 Tage bei 20°C.
Tabelle 6
Beispiel 33
In diesem Beispiel wurde der Zusammensetzung ein Verdickungsmittel zugesetzt. Das Verdickungsmittel war eine Hydroxyethylcellulose (TYLOSE H100000YP2, von Hoechst AG hergestellt). Die Ausgangszusammensetzung enthielt Aluminiumnitrat und wies die molaren Verhältnisse P/Mg = 2,24 und Al/Mg = 0,1 auf. Die Zusammensetzung wurde dehydratisiert, um im ersten Fall einen Wassergehalt von 35 Gew.-% und im anderen Fall einen Wassergehalt von 45 Gew.-% zu erhalten. Anschließend wurde das Verdickungsmittel in einer Menge von etwa 3 Gew.-% zugesetzt. Das Gemisch wurde 15 bis 30 min zwischen 50 und 70°C gerührt und erhitzt. Es wurde eine gelartige Produktzusammensetzung erhalten. Das Schäumen des gelartigen Produkts trat bei 600°C auf, wobei ein Schaum erhalten wurde. Die FR-Temperatur wurde nicht gemessen, da der Schaum zusammenfiel. Zwischen den zwei Zusammensetzungen mit dem unterschiedlichen Wassergehalt wurde kein signifikanter Unterschied gefunden, mit der Ausnahme dass die Zusammensetzung mit dem hohen Wassergehalt (45%) bei 80°C flüssig wurde.

Claims

Wärmequellbares transparentes Material mit einer Feuerbeständigkeit von mehr als 700°C, umfassend eine Phosphatkomponente, dadurch gekennzeichnet, daß die Phosphatkomponente ein Phosphat von Magnesium ist, wobei das molare Verhältnis von Phosphor zu Metall mindestens 2,0 : 1 beträgt und das Phosphat durch ein Aluminiumsalz oder Aluminiumhydroxid modifiziert ist.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei die Phosphatkomponente aus einem hydratisierten Magnesiumcarbonat/Magnesiumhydroxid-Salz erhältlich ist.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das Phosphatmodifiziermittel Aluminiumnitrat oder Aluminiumchlorid ist.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das molare Verhältnis von Aluminium in dem Phosphatmodifiziermittel zu Metall in der Phosphatkomponente in dem Bereich von 0,02 bis 1 : 1 liegt.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei das molare Verhältnis von Aluminium in dem Phosphatmodifiziermittel zu Metall in der Phosphatkomponente in dem Bereich von 0,05 bis 0,4 : 1 liegt.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Wassergehalt 45 Gew.-% oder weniger beträgt.
Material nach Anspruch 6, wobei der Wassergehalt 40 Gew.-% oder weniger beträgt.
Material nach Anspruch 7, wobei der Wassergehalt 35 Gew.-% oder weniger beträgt.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, wobei der Wassergehalt in dem Bereich von 15 bis 35 Gew.-% liegt.
Material nach Anspruch 9, wobei der Wassergehalt in dem Bereich von 21 bis 31 Gew.-% liegt.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, welches auch ein Verdickungsmittel enthält.
Material nach Anspruch 11, wobei das Verdickungsmittel auf einem oder mehreren von einem Celluloseether, Hydroxyethylcellulose, Polyvinylalkohol, Polyurethan, Polyacrylat, Ton, Xanthangummi und Succinoglycangummi basiert.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, welches ferner Sulfat(SO_4¯), Chlorid(Cl_¯) oder Nitrat(NO_3¯)-Ionen enthält.
Material nach einem vorhergehenden Anspruch, welches weiter Ammonium(NH₄ ⁺), Natrium(Na⁺) oder Kalium(K⁺)-Ionen enthält.
Scheibe von transparentem glasartigen Material, das eine Schicht von wärmequellbarem Material, wie in einem vorhergehenden Anspruch beansprucht, trägt.
Feuerbeständige Platte, umfassend eine oder mehrere Schichten von wärmequellbarem Material, wie in einem der Ansprüche 1 bis 14 beansprucht, die zwischen zwei Scheiben von transparentem glasartigen Material angeordnet ist bzw. sind.