JP2003306343A - 耐火グレージング - Google Patents

耐火グレージング

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JP2003306343A
JP2003306343A JP2003133014A JP2003133014A JP2003306343A JP 2003306343 A JP2003306343 A JP 2003306343A JP 2003133014 A JP2003133014 A JP 2003133014A JP 2003133014 A JP2003133014 A JP 2003133014A JP 2003306343 A JP2003306343 A JP 2003306343A
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glass
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pane
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Horst Siedel
シェデル ホスト
Claude Morin
モーリン クロード
Pierre Jeanvoine
ジャンブネ ピエール
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 通常の空気強化工場により強化することがで
き、普通のフロートガラス法により平らなガラスにする
ことができるガラス組成を持つ、Gの耐火性クラスの防
火グレージングを提供する。 【解決手段】 熱応力係数φが0.5〜0.8N/(m
2 ・K)であるか、又は熱膨張率α20-300が6〜8.
5×10-6-1であるガラスを使用するようにする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ケイ酸塩ガラス製
のペイン(pane)を含むGの耐火性クラスの耐火グ
レージングに関し、そのペインは通常の強化工場によっ
て空気を用いる熱処理により強化され、そして安全ガラ
スの特性を有する。
【0002】
【従来の技術】Gの耐火性クラスの耐火グレージング及
びそれらのフレームと取り付け具は、DIN標準規格4
102又はISO/DIS標準規格834−1に従う耐
火試験に際し、火炎と煙とに所定の時間耐えなくてはな
らない。この間に、ペインは、ペインの表面と埋め込ま
れた端部との間の温度勾配の結果として現れる応力の影
響を受けて破砕してはならず、あるいはそれらの軟化点
を超えてもならないが、と言うのは、そうしないとそれ
らは安定性を失って開口ができることになるであろうか
らである。それらが火炎に耐える分数で表した時間に応
じて、それらはG30、G60、G90又はG120の
耐火性クラスに格付けされる。
【0003】一般に、耐火ペインは、ペインの端部を、
程度こそ様々であるが熱の影響に対して保護するフレー
ムに保持される。こうしてペインの中央部と端部との間
に現れる温度勾配はへりの領域にかなりの引張応力をも
たらし、そしてその結果、これらの引張応力を補償する
ために特別な対策が講じられなければ、ペインは破壊す
ることになる。これらの対策は、へりの領域に強い初期
圧縮応力を生じさせるのを可能にするペインの熱強化か
らなる。この熱強化は、強化を行う際にペインに安全ガ
ラスの特性を付け加えて与えるのを可能にし、そのた
め、破砕が起きた場合に、ペインは砕けて小さな破片に
なる。
【0004】一般に、ペインの表面とへり領域における
初期応力の値を光弾性測定法により測定することが可能
である。しかし、この光弾性測定法による測定は比較的
費用がかかる。それゆえに、実際には、初期応力の状態
の測定は、DIN標準規格52303又はEN標準規格
12150に従って、強化により得られる曲げ/引張強
さを用いて首尾よく行われている。この場合、実験か
ら、ペインが端部において温度勾配により生じる引張応
力に耐えなくてはならない場合少なくとも120N/m
2 の曲げ/引張強さを提供することが必要なことが示
されている。非強化ペインはおよそ50N/mm2 の基
礎的曲げ/引張強さを示すということに鑑みて、これは
この強さを強化により少なくとも70N/mm2 増加さ
せることが必要なことを意味する。曲げ/引張強さのこ
の増加の値は、初期の表面圧縮応力の値に直接対応す
る。
【0005】更に、ペインをフレームに挿入する深さを
増すことにより耐火時間を増加させることが可能であ
る。ペインの曲げ/引張強さが120N/mm2 で挿入
深さが10mmである場合、グレージングは例えばG3
0の耐火性クラスに相応するのに対し、20mmの挿入
深さはG90の耐火性クラスとするのを可能にする。
【0006】普通のフロートガラス(ソーダと石灰を基
にしたシリカガラス)製のペインは、これらのガラス組
成物が8.5×10-6-1より大きい比較的高い熱膨張
率を示すことから、通常の強化工場でほぼ強化すること
ができる。普通のフロートガラスは、最高で200N/
mm2 までの範囲にわたることができる曲げ/引張強さ
を得るのを可能にする。温度勾配によりもたらされる引
張応力の影響下では、挿入深さがおよそ10mmである
場合、結果としてペインは破砕しないが、およそ730
℃というそれらの比較的低い軟化点のためにそれらは安
定性を失う。従って、フロートガラス製の強化ガラス
は、標準の取り付け条件下では、せいぜいG30の耐火
性クラスとなるに過ぎない。
【0007】しかし、G60の耐火性クラスの、及びそ
れより高いクラスの、一体式ペインも知られている。こ
れらのペインは、815℃を超える高い軟化温度を有す
る組成物から構成され、このために耐火試験の際に長い
耐性時間を示す。この場合、ホウケイ酸塩を基にした耐
熱ガラスとアルミノケイ酸塩を基にした耐熱ガラスが特
に適していることが分かる。ところが、これらのペイン
も、耐火試験中にへり領域に現れる高い引張応力に耐え
ることができるためには熱処理で強化しなくてはならな
い。
【0008】ホウケイ酸塩又はアルミノケイ酸塩を基に
した耐熱ガラス製の防火グレージングのために熱強化を
使用することは、ドイツ特許出願広告第2313442
号明細書とドイツ特許出願広告第2413552号明細
書から知られている。これらの明細書によれば、熱膨張
率αと弾性率Eの積が1〜5kp・cm-2・℃-1に達す
るガラスのみ、すなわちα20-300=3〜6.5×10-6
-1の熱膨張率を持つホウケイ酸塩又はアルミノケイ酸
塩を基にしたガラスのみが、強化するのに適している。
しかし、これらのペインの端部において必要とされる強
化は普通の空気強化工場では達成することができず、加
熱する間ペインをそれよりわずかに小さいセラミックタ
イルの間に配置し、そのためペインの端部がこれらのセ
ラミックタイルから突き出てより速く冷却されるのに対
し、ペインの中央部はセラミックタイルの効果でもっと
ゆっくり冷却する特別なプロセスを必要とする。端部で
必要とされる強化はこのようにして確かに得ることがで
きるが、こうして製造されたペインは安全ガラスの特性
を少しも示さない。
【0009】ドイツ特許第4325656号明細書か
ら、一体式の防火グレージングを製造するために、熱膨
張率αが3〜6×10-6-1であり、比熱応力φが0.
3〜0.5N/(mm2 ・K)であり、軟化点(10
7.6 dPa・sの粘度のときの温度)が830℃より高
く、転移点(104 dPa・sの粘度のときの温度)が
1190〜1260℃であるガラスを使用することが知
られている。比熱応力は、熱膨張率α、弾性率E、及び
ポアソン係数mから、式φ=α・E/(1−m)により
計算される、ガラスに固有の量である。これらの物理的
性質を示すペインは、通常の空気強化工場において、端
部で必要な初期圧縮応力と破砕して小さな破片になるた
めに必要である表面全体にわたる強化応力の両方を得る
ことができ、そのため強化用に特別な手段は必要なく、
かくして製造プロセスは非常に簡単にされる。とは言
え、これらの物理的性質を示すペインは必然的に、溶融
プロセスと転移プロセスとを困難にする量のB23
Al23 及びZrO2 を含有する。それらは、転移点
が余りに高くそして溶融するのに更に特別な手段を必要
とするとすれば、格別な有用性が判明しているフロート
ガラス法により製造することができない。
【0010】ホウケイ酸塩を基にしたガラス組成物は、
ドイツ特許出願広告第2818804号明細書から知ら
れており、それらは確かに防火グレージングで使用する
ために設計されていて、そしてそれらの転移点が比較的
低いことから、フロートガラス法により溶融することが
でき、普通の強化工場により強化することもできる。し
かし、これらのガラスは11.5〜14.5%のB2
3 を含有し、そして更に、ドイツ特許第4325656
号明細書から知られているガラスの物理的性質と同様の
物理的性質を示す。これらのガラスの場合においても、
空気強化で達成することができる初期圧縮応力と曲げ/
引張強さは比較的低い値に限られ、そしてこれらのガラ
スは更に、ホウケイ酸塩を基にしたガラスを溶融する際
に知られている難点と不都合を示す。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、一方
において通常の空気強化工場により強化することがで
き、他方において経済的及び技術的な問題を引き起こさ
ずに溶融し、そして普通のフロートガラス法により平ら
なガラスにすることができるガラス組成を持つ、Gの耐
火性クラスの一体式防火グレージングを提供することで
あり、このガラスは、外観と光学的特性とに関し既知の
フロートガラスに匹敵することが可能である。
【0012】
【課題を解決するための手段】この目的は、本発明によ
り、熱膨張率α20-300が6〜8.5×10-6-1であ
り、熱応力係数φが0.5〜0.8N/(mm2 ・K)
であり、軟化点(粘度=107.6 dPa・s)が750
〜830℃であり、転移点(粘度=104 dPa・s)
が最高で1190℃であるガラスを使用することによっ
て達成される。
【0013】好ましくは、本発明の耐火グレージングで
使用するガラスは、6.5〜7.5×10-6-1の熱膨
張率α20-300、0.6〜0.7N/(mm2 ・K)の熱
応力係数φ、800〜820℃の軟化点を示す。
【0014】好ましくは、本発明の耐火グレージング
は、重量%としてのガラス組成が下記のとおりのもので
ある。
【0015】 SiO2 73 〜76 CaO 11 〜13 Na2 O 10 〜12 K2 O 0.1〜 0.5 Al23 0.5〜 1.5
【0016】やはり好ましくは、本発明の耐火グレージ
ングは、重量%としてのガラス組成が下記のとおりのも
のである。
【0017】 SiO2 65 〜69 CaO 9 〜11 MgO 1 〜 3 SrO 2 〜 4 Na2 O 6 〜 8 K2 O 4 〜 6 Al23 0.5〜 1.5 ZrO2 4 〜 6
【0018】一つの態様において、本発明の耐火グレー
ジングでは、ペインは120〜200N/mm2 ほど、
好ましくは150〜190N/mm2 ほどの初期表面圧
縮応力を示す。
【0019】これらの物理的性質を示すガラス組成物
は、それらがB23 とAl23 を含まずあるいはで
きるだけ少ししか含まないよう気をつけながら、既知の
ガラス組成物から選ぶことができる。
【0020】本発明による特性を示すガラスは、比較的
よく溶融することができるだけでなく、更に、通常の空
気強化の場合においてもそれらが、防火グレージングの
製造において知られているホウケイ酸塩又はアルミノケ
イ酸塩を基にしたガラスの曲げ/引張強さより著しく良
好な曲げ/引張強さを示す限りにおいて、一体式の防火
グレージングの製造に特に適している、ということが分
かった。それらの熱膨張率がより大きくそして熱応力係
数がより大きいために、実際のところ、埋め込まれた冷
たい端部と高温のペインの中央部との間にできることが
ある温度差に対する耐性を実質的に増加させるよう、普
通の強化工場によって著しく大きい曲げ/引張強さ、す
なわち著しく高い初期圧縮応力を得ることが可能であ
る。その上、これらのガラスの耐性は、フレームへの挿
入深さが10mmの場合にも、G30の耐火性クラスを
満足するのに完全に十分であることが明らかになった。
とは言え、本発明により使用されるガラスは、妥当な場
合に、もっと厚いペインとそれらをもっと深く埋め込む
フレーム、すなわちペインの端部をもっといっぱい、例
えば最大25mmまでおおうフレームとを使用すれば、
より高いG60、G90、あるいは実にG120の耐火
性クラスを達成することも可能にする。
【0021】本発明の実施態様のこのほかの利点と側面
も、本発明のそのほかの重要性も、従属請求項と以下に
掲げる種々の実施例の説明から明らかになろう。
【0022】
【実施例】〔例1〕防火グレージングの製造において、
フロートガラス法により製造されて、重量%としてSi
2 が75.4%、Na2 Oが11.0%、CaOが1
2.0%、Al23 が1.0%、K2 Oが0.3%、
そしてその他の酸化物が0.3%の組成を示す、厚さが
5mmの平らなペインを使用する。
【0023】このガラスは、下記の物理的性質を示す。
【0024】 熱膨張率α20-300 7.6×10-6-1 熱応力係数φ 0.69N/(mm2 ・K) 弾性率E 7.14×104 N/mm2 ポアソン係数μ 0.215 軟化点Ts 761℃ 転移点Tw 1061℃
【0025】いくつかの90×55cm2 のペインを、
普通の空気強化工場において水平位置で端部を軟化させ
そして強化する。このために、それらをおよそ670℃
の温度に加熱し、普通の二つの吹きつけ室を用いて急冷
する。これらの吹きつけ室には列に並べた吹きつけノズ
ルを設け、吹きつけノズルの列を互いに隔てる距離はお
よそ8cmであり、吹きつけノズルの列において二つの
ノズル間の相互間隔は3cm、そしてノズルの孔の直径
は8mmである。ノズルの孔とガラス表面との間隔はお
よそ5cmであり、吹きつけ室の空気の静圧は7.5k
Pa±10%である。
【0026】EN標準規格12150に記載された方法
に従う強化ペインの曲げ/引張強さの測定から、210
±10N/mm2 ほどのペインの曲げ/引張強さが示さ
れた。この値は、およそ160N/mm2 の初期表面圧
縮応力に相当している。
【0027】ISO/DIS標準規格834−1による
耐火性試験を、フレームに10mmの深さまで埋め込ん
だ同じタイプの3枚のペインについて行う。二つの耐火
性試験で、ペインは火炎に65分間耐え、三番目の耐火
性試験では、ペインは71分間耐える。このように、こ
の防火グレージングはG60の耐火性クラスの条件を満
たす。
【0028】〔例2〕例1のペインの組成と同じ組成を
示す厚さ6mmのペインを使用し、これらのペインもや
はりフロートガラス法により製造されたものである。従
って、このガラスは例1のそれと同じ物理的性質を示
す。この事例では、いくつかの70×150cm2 のペ
インの端部を軟化させ、そしてそれらを例1におけるの
と同じ条件下で熱処理により強化する。
【0029】これらの強化ペインの曲げ/引張強さの測
定から250±15N/mm2 の値が得られる。これら
の実験中に、金属フレームに15mmの深さに埋め込ま
れた厚さ6mmのこれらのペインのうちの3枚について
耐火性試験を行う。これらの三つの耐火性試験では、耐
性時間は90分以上に達し、従って厚さ6mmでフレー
ムへの埋め込み深さが15mmであるこれらの防火グレ
ージングはG90の耐火性クラスを満足する。
【0030】〔例3〕防火グレージングを製造するの
に、SiO2 が67.0%、CaOが10.0%、Mg
Oが2.0%、SrOが2.5%、Na2 Oが7.0
%、K2 Oが5.0%、Al23 が1.0%、そして
ZrO2 が5.5%という組成のガラスを使用する。
【0031】このガラスは、下記の物理的性質を示す。
【0032】 熱膨張率α20-300 7.9×10-6-1 熱応力係数φ 0.76N/(mm2 ・K) 弾性率E 7.7×104 N/mm2 ポアソン係数μ 0.21 軟化点Ts 800℃ 転移点Tw 1190℃
【0033】厚さ8mmのガラスストリップをフロート
ガラス法により溶融ガラスから製造する。寸法が150
×70cm2 のいくつかのペインを作り、それらの端部
を普通の空気強化工場でもって例1で説明したように強
化する。
【0034】これらの強化ガラスの曲げ/引張強さの測
定から235±10N/mm2 の値が得られる。
【0035】厚さが8mmでこの事例では金属フレーム
へ22mmの深さに埋め込まれた同じタイプの3枚の強
化ペインについて、先に言及した標準規格に従う耐火性
試験を行う。三つの耐火性試験で、耐性時間は120分
以上に達し、そのためこの防火グレージングはG120
の耐火性クラスの条件を満足する。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ピエール ジャンブネ フランス国,エフ−78300 ポワジー,ル ュー ド シャンバシー,23 Fターム(参考) 4G062 AA01 BB01 DA06 DA07 DB02 DB03 DC01 DD01 DE01 DF01 EA01 EB03 EC03 ED03 EE03 EE04 EF03 EG01 FA01 FB01 FC03 FD01 FE01 FF01 FG01 FH01 FJ01 FK01 FL01 GA01 GA10 GB01 GC01 GD01 GE01 HH01 HH03 HH05 HH07 HH09 HH11 HH13 HH15 HH17 HH20 JJ01 JJ03 JJ05 JJ07 JJ10 KK01 KK03 KK05 KK07 KK10 MM01 NN29 NN31

Claims (17)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 熱応力係数φが0.5〜0.8N/(m
    2・K)、好ましくは0.69N/(mm2・K)と
    0.76N/(mm2・K)の間であることを特徴とす
    る、ケイ酸塩ガラス製のグレージング。
  2. 【請求項2】 熱膨張率α20-300が6〜8.5×10-6
    -1、好ましくは7.9×10-6-1以下、より好まし
    くは約7.6×10-6-1であることを特徴とする、請
    求項1記載のグレージング。
  3. 【請求項3】 軟化点(粘度=107.6dPa・s)が
    750〜830℃であることを特徴とする、請求項1又
    は2記載のグレージング。
  4. 【請求項4】 転移点(粘度=104dPa・s)が最
    高で1190℃であることを特徴とする、請求項1から
    3までのいずれか一つに記載のグレージング。
  5. 【請求項5】 SiO2含有量が65重量%より高く、
    好ましくは69〜76%、より好ましくは69〜73%
    であることを特徴とする、請求項1から4までのいずれ
    か一つに記載のグレージング。
  6. 【請求項6】 重量による比率で表して、 68%<SiO2+Al23<76.4% の関係を満たすことを特徴とする、請求項1から5まで
    のいずれか一つに記載のグレージング。
  7. 【請求項7】 Na2O+K2Oの含有量が12重量%未
    満であることを特徴とする、請求項1から6までのいず
    れか一つに記載のグレージング。
  8. 【請求項8】 熱膨張率α20-300が6〜8.5×10-6
    -1、好ましくは7.9×10-6-1以下、より好まし
    くは約7.6×10-6-1であることを特徴とする、ケ
    イ酸塩ガラス製のグレージング。
  9. 【請求項9】 熱応力係数φが0.5〜0.8N/(m
    2・K)、好ましくは0.69N/(mm2・K)と
    0.76N/(mm2・K)の間であることを特徴とす
    る、請求項8記載のグレージング。
  10. 【請求項10】 軟化点(粘度=107.6dPa・s)
    が750〜830℃であることを特徴とする、請求項8
    又は9記載のグレージング。
  11. 【請求項11】 転移点(粘度=104dPa・s)が
    最高で1190℃であることを特徴とする、請求項8か
    ら10までのいずれか一つに記載のグレージング。
  12. 【請求項12】 SiO2含有量が65重量%より高
    く、好ましくは69〜76%、より好ましくは69〜7
    3%であることを特徴とする、請求項8から11までの
    いずれか一つに記載のグレージング。
  13. 【請求項13】 重量による比率で表して、 68%<SiO2+Al23<76.4% の関係を満たすことを特徴とする、請求項8から12ま
    でのいずれか一つに記載のグレージング。
  14. 【請求項14】 Na2O+K2Oの含有量が12重量%
    未満であることを特徴とする、請求項8から13までの
    いずれか一つに記載のグレージング。
  15. 【請求項15】 溶融金属浴上に前記ガラスを浮かばせ
    ることにより得られることを特徴とする、請求項1から
    14までのいずれか一つに記載のグレージング。
  16. 【請求項16】 請求項1から15までのいずれか一つ
    に記載のグレージングの、大きな温度差に耐えることが
    できるグレージングとしての使用。
  17. 【請求項17】 請求項1から15までのいずれか一つ
    に記載のグレージングの、耐火グレージングとしての使
    用。
JP2003133014A 1997-03-13 2003-05-12 耐火グレージング Pending JP2003306343A (ja)

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