JP2003306343A - 耐火グレージング - Google Patents
耐火グレージングInfo
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Abstract
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
m2 ・K)であるか、又は熱膨張率α20-300が6〜8.
5×10-6K-1であるガラスを使用するようにする。
Description
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。
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。
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。
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
m2 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。
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。
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8.5×10-6K-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。
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。
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。
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3〜6×10-6K-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B2 O3 、
Al2 O3 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。
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 O
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。
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。
り、熱膨張率α20-300が6〜8.5×10-6K-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。
使用するガラスは、6.5〜7.5×10-6K-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。
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。
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。
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。
は、それらがB2 O3 とAl2 O3 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。
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。
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。
フロートガラス法により製造されて、重量%としてSi
O2 が75.4%、Na2 Oが11.0%、CaOが1
2.0%、Al2 O3 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。
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。
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。
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。
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。
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。
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%、Al2 O3 が1.0%、そして
ZrO2 が5.5%という組成のガラスを使用する。
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。
定から235±10N/mm2 の値が得られる。
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。
Claims (17)
- 【請求項1】 熱応力係数φが0.5〜0.8N/(m
m2・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。 - 【請求項2】 熱膨張率α20-300が6〜8.5×10-6
K-1、好ましくは7.9×10-6K-1以下、より好まし
くは約7.6×10-6K-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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項6】 重量による比率で表して、 68%<SiO2+Al2O3<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。 - 【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。 - 【請求項8】 熱膨張率α20-300が6〜8.5×10-6
K-1、好ましくは7.9×10-6K-1以下、より好まし
くは約7.6×10-6K-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。 - 【請求項9】 熱応力係数φが0.5〜0.8N/(m
m2・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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【請求項13】 重量による比率で表して、 68%<SiO2+Al2O3<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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
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