DK154444B - Brandbestandig rude - Google Patents

Description

1 DK 154444 B

/

Opfindelsen angår en brandbestandig rude af en art, der omfatter mindst to indbyrdes parallelle glasplader i afstand fra hinanden og hvor mellemrummet mellem glaspladerne er fyldt med et lag indeholdende vand og vandopløseligt salt, der er i stand til under påvirkning fra varmestråling at danne et isolerende skum, samt et stabiliserende polymer.

I en brandbestandig rude af denne art, der kendes fra tysk offentliggørelsesskrift nr. 2.414.576, er der mellem glaspladerne et fast eller flydende lag af f.eks. hydratiseret alkalisilikat, der under varmepåvirkningen skummer op til dannelse af et isolerende lag. Opskumningen bevirker, at laget af hydratiseret alkalisili

DK 154444 B

2 kat får en væsentlig større tykkelse, således at selve ruden dermed også får større tykkelse. Herved opstår der væsentlig kraftpåvirkning på selve rammen, der for at kunne modstå denne kraftpåvirkning også må bibringes en kraftigere konstruktion.

Hvis mellemrummet mellem glaspladerne er fyldt med et flydende lag indebærer brud i den ene glasplade, at væsken løber ud, hvorved rudens brandbestandighed forsvinder.

Opfindelsen udgår fra ønsket om at forbedre en brandbestandig rude af den indledningsvis angivne art således, at ruden er i stand til i en længere tidsperiode at tåle varmepåvirkningen uden at rudens tykkelse ændrer sig og uden risiko for, at mellemlaget flyder ud.

Med henblik herpå er en rude ifølge opfindelsen ejendommelig ved, at laget består af ετ hydrogel, med 65-95 vægtprocent frit vand og 1-20 vægtprocent alt og at det stabiliserende polymer er et geldannende middel.

En sådan vandholdig, gelérbar opløsning, brugt som fyld i mellemrummet mellem glaspladerne og indeholdende op til 20 vægtprocent vandopløselige saltefkommer ikke til at skumme op med volumenforøgelse til følge. Dens virkning ligger snarere i, at varmen først absorberes i hydrogellaget og optages under fordampning af vand, hvorpå der efter fordampning af vand og forbrænding af det organiske geldannende stof i saltet dannes et skumagtigt, bærende lag. Dette under kraftig varmepåvirkning stedseblivende beskyttelseslag understøtter væsentlig rudens isolationseffekt og danner en barriere for varmestrålerne.

Den mellem de to parallelle glasplader i den omtalte rude indlagte gel er en kombination af to bestanddele, nemlig: - en opløsning af et brandfast gelérbart materiale, - en opløsning af et opløseligt mineralsk salt, der er kompatibelt med ovennævnte opløsning og som er i stand til under varmestrålingens påvirkning at danne skum efter fordampning af vandet.

Den gelérbare opløsning er en opløsning på basis af derivater af acrylsyre sammenblandet i lige store dele, f.eks. methylol-acrylamid og acrylamid, som polymeriserer i en vandig opløsning. Polymeriseringen af disse materialer gennemføres ved hjælp af pe-

DK 154444 B

3 rioxider eller deres salte under tilsætning af et acceleratormiddel f.eks. diethylaminopropionitril (DEAPN) og eventuelt et tværbindingsmiddel såsom N-N'-methylenbisacrylamid (NN' - MBA).

Følgende tabel i angiver forskellige gelsammensætninger:

Tabel I

Bestanddele_Vægtprocent

Acrylamid (type: Rocagil 1295 ® -»··'·__10 15 25

Ammoniumpersulfat 10 vægtprocents opløsning__5 5 5 DEAPN__0,4 0,4 0,4

Vand_84,6 79,6 69,6

Stabiliteten af geler, der tilberedes med et tværbindingsmiddel, er / bedre, hvilket vil sige, at gelen med tværbinding ikke trækker sig sammen og hæfter godt til glaspladerne.

Efterfølgende tabel II angiver gelsammensætninger med forskelligt indhold af tværbindingsmiddel N-N1 MBA.

_Tabel II_

Bestanddele Vægtprocent

Acrylamid

Rocagil 1295 ® 20 20 20

Ammoniompersulfat 10 vægtprocents opløsning 444 DEAPN oTi 073 0,3 N-N1 MBA__Q, 2 0,3 0,4

Vand 175,5 1 75,4 75,3

Det har ved forsøg vist, at kohæsionen i sådanne geler i henhold til opfindelsen vokser med deres indhold af acrylamid. Ligeledes vil deres kohæsion som følge af en bedre tværbinding vokse med indholdet af tværbindingsmiddel.

Det forstås at sådanne materialer på grund af deres høje indhold af vand har gode egenskaber hvad angår brandbestandigheden.

Hvis en rude med to parallelle glasplader og med mellemrummet fyldt med en sådan gel underkastes flammepåvirkninger, konsta 4

DK 154444B

terer man, at den glasplade, der direkte udsættes for flammepåvirkningen, hurtigt går i stykker, hvorpå gellaget danner en skærm, som forhindrer varmen i at brede sig og nå den anden glasplade, i et tidsrum, der alt andet lige afhænger af tykkelsen af nævnte lag.

I en del af nævnte tidsrum, hvor gelen endnu indeholder vandet, fordampes vandet regelmæssigt og temperaturen i gelen forbliver i nærheden af 100°C.

Når den væsentligste del af vandet er fordampet, og såfremt gelen anvendes alene, begynder den organiske matrix, der danner mi-krolommerne, at forbrænde og smuldre, således at varmestrålerne går igennem og hurtigt når den anden glasplade, som også destrueres.

Ved at tilsætte gelen et stof, der under varmestrålingens påvirkning er i stand til at danne et isolerende skum, forlænger man tidsrummet for fordaironingen af det vand, der er indeholdt i mikrolommerne, således at man også forsinker det tidspunkt, hvor gelen forbrænder og ophører med at virke som skærm.

Man kan også tilberede geler, der procentvis indeholder voksende mængder af opløselige metalsalte, f.eks. 5 til 20 vægtprocent natriumsilikat i 30%rs vandig opløsning, jfr. nedenføl-gende tabel.

_Tabel III __

Bestanddel

Natriumsilikat 30 vægt- procents opløsning 5 8 10

Rocagil 1295 (g) 20 20 20 10/ Persulfat 44 4 D E A P N 0,3 0,3 0,3 N-N' MBA 0,2 0,2 573

Vand q.s.100 q.s.100 q.s.100

Udover 10%1 s silikatopløsning begynder gelen at blive opalescent, men den bibeholder fordelagtige optiske egenskaber, f.eks. en transmissionsevne, der overstiger 60%.

Følgende eksempel viser den udmærkede brandbestandighed, man opnår med dobbeltruder med et gellag i henhold til opfindelsen.

5 ___

DK 154444 B

EKSEMPEL

Man fremstiller tre dobbeltruder af størrelse 410 x 410 mm bestående af en 6 mm tyk glasplade armeret med metaltråde og en ligeledes 6mm tyk plade af hærdet glas, idet glaspladerne ligger i afstand fra hinanden på 24 mm.

I mellemrummet i disse tre ruder indfører man blandinger som angivet ved henholdsvis A, B og C i nedenstående tabel IV.

Tabel IV

_Beskaffenhed i vægtprocent

__A__B__C

Acrylamid Rocagil 1295 ® 25 12,5 12,5

Ammoniumpersulfat 4 4 4 D E A P N__0j3__0,3__0,3 N-N' MBA 0,3 0,3__0,3

Natriumsilikat 0,0 3 4,5

Vand 70,4 79,9 78,4

Disse ruder underkastes brandprøvning i henhold til den tyske norm DIN 4102, idet den armerede side vender mod branden. Der er anbragt 5 termoelementer på den hærded'e glasplade for at måle temperaturstigninger ved forskellige punkter. Man opnår følgende resultater:

Prøve A (24 mm tykt lag af transparent gel uden silikat): _________ - 1 min. 30 sek. : Den armerede glasplade går i stykker.

- 3 min. : Gelen løsner sig fra den armerede glasplade ved pladens midte.

- 8 min. : Gelen begynder at få en brun farve i midten og angribes.Der dannes bobler,som brister.

- 23 min. : Lystransmissionen gennem gelen er faldet til en fjerdedel. Der er ret uregelmæssige angreb i små områder. Der er vedvarende bobling,og der udvikles dampe ind mod ovnen.

- 30 min. : Gelen løsner sig fra den hærdede glasplade. Van det løber ud. Den hærdede glasplade har en jævn temperatur på 55°C.

DK 154444B

6 - 33 min. : Gelen svulmer ud, vandet løber ud. Der er en kraftig bobling.

- 35 min. : Der dannes et hul i gellaget foroven på ruden.

- 36 min. : Den del af gellaget, der endnu er forblevet klar, bryder sammen.

- 37 min. : De to øverste termoelementer når en temperatur på 160°C. Under forsøget er omgivelsestemperaturen 20°C. Prøvningen standses.

Heraf fremgår det, at denne prøve har virket som brandstoppende i 30 minutter, og at det er først efter 37 minuttter, at den hærdede glasplade når en temperatur på 160°C. Den konstaterede forbedring på 7 minutter er dog ikke tilstrækkelig til hver gang at sikre egenskaberne ved den såkaldte 30 minutters brandbestandig-hed.

Prøve B (24 mm tykt gellag med 3% silikat): - 1 min. 30 sek.: Den armerede glasplade går i stykker.

- 6 min. : Gellaget revner på overfladen mod branden.

- 8 min. : Den armerede glasplade krummer ud.

- 12 min. : Begyndende dannelse af ubrandbar røg ved rudens omkreds.

- 17 min. : Kraftig dannelse af ubrandbar røg.

- 20 min. : Jævnt fordelt angreb på gellaget.Den armerede glasplade holder og bryder ikke sammen eftersom stykkerne igen sammensmeltes.

- 28 min. : Røgdannelsen aftager.

- 35 min. : Røgdannelsen standser.

- 45 min. : Gellaget angribes i midten og udhules.

- 52 min. : Der dannes hul i gellaget, det centrale termoele ment når en temperatur på 160°C efterfulgt af det øverst til højre beliggende termoelement. Prøvningen afbrydes.

Heraf fremgår det, at ruden med 3% silikat er brandbestandig i 52 min.

Prøve C (24 mm tykt gellag med 4,5% silikat): - 2 min. : Den armerede glasplade går i stykker.

- 7 min. : Gellaget løsner sig fra den armerede glasplade.

DK 154444 B

7 - 8 min. : Den armerede glasplade krummer ud.

- 13 min. : Der dannes ubrandbar røg udadtil.

- 16 min. : Røgdannelsen standser og gellaget bliver ugennemsigtigt.

- 21 min. : Der opstår på ny røgdannelse.

- 29 min. : Kraftig dannelse af ubrandbar røg.

- 33 min. : Hele ruden bliver ugennemsigtig.

- 36 min. : Røgdannelsen standser.

- 40 min. : Det armerede glas flyder, men forbliver vedhængende.

- 46 min. : Glaslaget på den side, der vender mod branden, begynder at blive tyndere foroven på ruden.

- 50 min. : Gellaget revner foroven ved rammen.

- 54 min. : Den hærdede glasplade går i stykker. Afprøvningen af sluttes .

På dette tidspunkt er intet termoelement nået op til 160°C. Afprøvningen afbrydes ikke på grund af en temperaturstigning op til 160°C på den hærdede glasplade, men blot fordi denne glasplade går i stykker på grund af den temperaturgradient, den uasættes for. Det formodes, at denne rude indsat i en bedre ramme end beskrevet i FR patentansøgning nr. 76 09 226, vil virke brandstoppende i mere end 54 minutter.

Følgende tabel V giver en sammenligning af resultaterne og angiver lystransmissionsværdierne.

Tabel V

Prøve Brandstoppende i Lystransmission ___ved 555 nm_ A (24 mm uden silikat)__37 minutter__78¾_ B (24 mm - 3% silikat)__52 minutter__63%_ C (24 mm - 4,5¾ silikat) 54 minutter__25% (vurderet)

Heraf fremgår det, at tilsætningen af 3% silikat til gelen øger brandbestandigheden med ea. 25 minutter, dvs. til langt mere end de 30 minutter, man ønsker, samtidig med at man bibeholder en lystransmission på 63%.

Det er kun for forenklings skyld at man i den foregående beskrivelse og i de ovenfor givne eksempler i hovedsagen har talt om gel tilsat natriumsilikat. Opfindelsen er ikke begrænset til 8

DK 154444 B

dette tilfælde, efter silikaterne kan erstattes med opløselige salte af typen aluminat, plombat, alun, borat, phosphat eller kan udgøres af salte af andre metaller, f.eks. ammoniumsalte.

Tegningen viser et snit gennem en brandbestandig dobbeltrude, der i henhold til opfindelsen omfatter et mellemlag af gel.

Den type rude, som kun er givet som et eksempel, kendes fra tidligere patenter. Ruden er beregnet til at forøge brandbestandig-heden ved en bedre fordeling af varmen mellem den centrale zone og omkredsen, således at man opnår en reduktion af de indre spændinger, der skyldes temperaturgradienterne.

Ruden omfatter to glasplader 1 og 2, der er indbyrdes parallelle og sammenholdes ved hjælp af en ramme, der består af hule profiler 3. Langs siderne er profilerne klæbet til glaspladerne ved hjælp af en indre vandtæt streng 4, af f.eks. sili-kon. En anden streng 5 omgiver rudens kant. Mellemrummet 6 t mellem glaspladerne 1 og 2 er fyldt med en gel i henhold til opfindelsen.

Ruden er indsat i en ramme bestående af et hult profil 7 med rektangulært tværsnit og fastholdt ved hjælp af to dæklister 8 af perforeret plademateriale som er fastskruetpå profilet 7 som vist ved 9 og 10. Begge dæklister 8 har en flange 11, som tilbageholder en liste 12 af glas mellem glaspladerne 1 og 2 og dæklisterne.

Den dækliste 8, som befinder på den side af ruden, der vender mod branden, dvs. på samme side som glaspladen 1, er beskyttet mod en direkte varmebestråling ved hjælp af endnu en dækliste 13 og et mellemlag 14 af glasuld. Et afstandsstykke 15 er indsat mellem rammen 7 og den nederste del af dæklisten 13 medens et isolerende lag 16 omgiver hele kantfladen af ruden.

Når temperaturen vokser, blødgøres glaslisterne 12, som herved loddes sammen med glaspladerne 1 og 2, hvilket bevirker, at flangerne 11, som tilbageholder listerne 12, forhindrer ruden i at glide nedad. På denne måde vil gelen i længere tid holdes tilbage mellem glaspladerne 1 og 2.

Claims (5)

1. Brandbestandig rude af den art, der omfatter mindst to indbyrdes parallelle glasplader i afstand fra hinanden og hvor mellemrummet mellem glaspladerne er fyldt med et lag indeholdende vand og et vandopløseligt salt, der er i stand til under påvirkning fra varmestråling at danne et isolerende skum, samt et stabiliserende polymer, kendetegnet ved, at laget består af en hydrogel, med 65-95 vægtprocent frit vand og 1-20 vægtprocent salt og at det stabiliserende polymer er et geldannende middel.

2. Brandbestandig rude ifølge krav 1, kendetegnet ved, at det geldannende middel er et derivat af acrylsyre.

3. Brandbestandig rude ifølge krav 2, kendetegnet ved, at det geldannende middel er et acrylsyreamid.

4. Brandbestandig rude ifølge ethvert af kravene 1-3, k e n-detegnet ved, at den anvendte gelerbare opløsning til polymerisering indeholder et peroxid eller et persalt samt et aktivatormiddel .

5. Brandbestandig rude ifølge ethvert af kravene 1-4, kendetegnet ved, at det med gelen kompatible salt er valgt i den gruppe, der omfatter aluminater, silikater, stannater, plomba-ter, aluner, borater, phosphater og salte af alkalimetal eller ammonium.