JPH07502478A - 耐火性ガラス - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 耐火性ガラス 本発明は、耐火性ガラスに関する。

建造物、特にオフィスや家の設計および；１画において、火の広がりを防ぐこと を検討するのはｆｆｉ要なことである。近年、建造物に使用される耐火性ガラス 製品には基本的に３つの型がある。第１に、その構造中に積層または注入されて ガラスの透明度を低減するワイヤーメソシュまたは耐火性材料を用いて作られた ガラスある。この型のガラスは、熱及び火炎に供されたとき、簡単に割れるけれ ども、その中の耐火性材料（例えばワイヤーメソシュ）は、ガラスを適所に保っ て、火の広がりを食い止める。この第１の型のガラス製品は、ガラスを越える領 域に熱を放射せしめるという欠点を有する。第２に、ブリティッシュ　スタンダ ード（Ｂｒｉｔｉｓｈ　５ｔａｎｄａｒｄ）　ＢＳ　４７６　第２０．２２部及 びその他に定義された試験すなわち９ｏｏ℃までの加熱による試験において、強 熱に供されるとき、少なくとも１時間半は割れない透明ガラスがある。この製品 は、炎の広がりを防ぐが、ガラスを越える領域への熱の放射は止めない。第３に 、強熱に供されるとき、少なくとも１時間半は割れず、ガラスを越える領域への 強熱の放射を防ぐガラスがある。この製品は、近年、ガラスと熱の伝導を防ぐた めに組合わされる他の材料との積層体として製造される。

第３の型のガラス（積層製品）は、一般的に高価で重いが、第１の型のガラスは 、かなり安く、通常美的に満足するものではない。第２の型のガラスは非常に高 価になる必然性がなく良好な耐熱性を与える。

近年、第２の型に属する有用な耐熱性製品が２つある。これらの第１はボロシリ ケートガラスのシートである。ボロシリケートガラスは、比較的耐火性を有する 種類のものである。

しかしながら、このボロシリケートガラスは、焼き入れすることにより、十分に 強化され得ないので、ブリティッンユスタンダード　６２０６Ａのような「安全 ガラス」の要求を満さない。さらにまた、ボロンリケードガラスは、普通のシリ カガラスより高価である。第２の製品は、優れた耐火性を何するが、光学的品質 に乏しい透明なセラミックベースの製品であり、通常の窓やパネルガラスのため の単なる代替え品としては不適切である。

通常のシリカベースのガラスからなる第２の型の耐火性ガラス製品は、比較的安 価で、かつ優れた光学特性を有するものを提供することができるという高い利点 を有する。しかしながら、シリカベースガラスは、それ自体は、耐火性をもたず 、強熱にさらされたとき、破砕する。さらに、焼き入れによるガラスの強化は、 その耐火性に重大な影響を及ぼさなく、やはり、強熱にさらされたとき、破砕す る。

現在、シリカベースガラスからなり得る上述の第２の型に属する耐火製品が見出 だされている。このように、われわれは、建造物、特に火の迅速な広がりを防ぐ と同時に標準的な「被覆」ガラスを実現することが望ましい、または必要な所に 、利用するガラスを工夫してきた。特に、われわれは、比軸的簡単にかつ経済的 な手法で製造し得るこのような耐火性ガラスの製造方法を見出だした。

本発明によれば、焼き入れによって強化された耐火性ガラスシートが提供され、 その主面の少なくとも１つの上に、９００℃までの温度で表面で、安定で、かつ 粘着性を有する化合物の薄い被膜が直接設けられているので、９００℃までの加 熱下で、被覆されたガラスシートは、破砕せず、ガラスシートのエッヂは焼き入 れ前に研削して、欠陥を除去した。

本発明はまた、ガラスシートの両生面に、９００℃までその表面で、安定で、か つ接着性を有する化合物の薄い被膜を適用することを含む、耐火性ガラスシート の製造方法を提供するもので、そのガラスのエッヂは研削され、被膜を適用する １１ｉまたは後に焼き入れによって強化され、得られた被膜シートは、９００℃ までの加熱下で破砕しないようなものである。

本発明は、さらに建造物に使用される耐火性構造ユニットを提供するもので、こ のユニットは、耐火性ガラス材料を用い、透明な遮断されない視界をもたらす本 発明のガラスシートを含み、耐火性スチールまたは木枠内に設けられる。

シートガラス上に被膜を形成するために、従来技術において、種々の提案がなさ れている。既知のフィルター等の設備は別として、ガラス表面上に金属含有被膜 を形成することもまた知られている。英国出願１５２４６５０号には、電気伝導 性を持ち、及び熱反射酸化スズフィルムを両側に有し、オーブンのドア窓に用い られる焼き入れされたガラスシートを述へている。この二重被覆ガラスシートは 、赤外反射を有する。しかしながら、この型のガラスは、９００℃の加熱にさら されると破砕することから、耐火目的には不適切である。

熱反射は、耐火性と同じであり、ガラスシートは、金属ベースの熱反射層をその 上に有することにより、高い熱反射性を有し得、もはや耐火性は、少しもまたは 全く持たない。英国出願１５６５７６５号は、有機スズ化合物の熱分解し、フッ 素化合物キャリヤガス中にその粉末を分散することにより、ガラス上に酸化スズ を設ける方法を述べている。英国出願１５２４６５０中にあるように、被膜は、 赤外線の反射による加熱に対して幾つかの保護を与えるが、被覆されたガラスは 、強熱下で破砕し、火を拡がらせる傾向があるので、建造物中の耐火性ガラスと しては不適切である。

日本国出願５７２０５３４３は、太陽電池、液晶、レーザー等に使用する際のそ の光学的特性を改良するためのガラスの表面処理について開示している。ガラス 表面を、オイル中の研磨材料を用いて磨き、次いで熱処理し、溶融したＫＮＯ３ 中に浸漬し、イオン交換させる。次に、酸化インジウムフィルムを適用し得る。

この被覆されたガラスは、製造するためには非常に高価であり、かつ建造物の耐 火性には不適切である。

耐火性の目的で、要求されることは、近くの火の強熱にさらされたとき、ガラス シートをまるごと残すこと、及び小片にならないことである。このようにして、 火の物理的拡がりを防ぐ。われわれは、シリカベースガラスにおける３つの特性 の特に新規な組み合わせを提供することにより、優れた耐火性が得られる。もし 、この組み合わせの１つでも欠けると、優れた耐火性は失われる。

本発明にかかるガラスシートは、被膜が薄く、単に小さいレベルの可視反射率を 与えるので、透明で遮られない視界をもたらす。このように、ガラスシートは、 一方またはその両方の表面上に、上述のような薄い透明被膜を形成するという比 較的単純なプロセスによって、二つの非常に重要なさらなる要求すなわちガラス のエッヂが研削され、焼き入れによって強化されていることが満たされていると いう条件で、視界の透明度に少しも損失なく耐火性を与える。

ガラス自体の性質は、限定されるものではないが、われわれは、公知のフロート ラインプロセスによって製造され、家庭的及び商業的適用の両方に用いられるよ うな通常のガラス（例えばシリカベース）を好ましく用いる。ガラスシートの厚 さは、限定されるものではない。われわれは、通常６ｍｍのシートを用いるが、 他の厚さも使用し得る。ガラスは、規格技術を用いて切断され、焼き入れされ（ 強化され）、規格様式の中で好ましくはＢＳ　６２０６Ａである。強化プロセス において、ガラスは、ガラスを６１５ないし６４０℃の温度に加熱するために必 要なサイクル時間を用いて炉の中で焼き入れされ、その後急冷される。この焼き 入れ（強化）プロセスは、公知であり、ここでは述べない。それは、この製品を 通して応カバターンをつくり、ＢＳ　６２０６Ａに従った破砕パターンを達成す る。ブリティッシュ　スタンダード６２０６Ａは、建造物に使用される安全ガラ ス及び安全プラスチックの衝撃性能の規格である。

ガラスのエッヂを研削して、「チップ」または「シェル」のような欠陥をなくす 。このことは、ガラスが強熱にさらされたときに破砕しないための非常に重要な 工程であることを見出した。このため、シートガラスからエッヂの欠陥を除（こ とは、非常に重要であり、この工程は、焼き入れの前に行われる。

ガラスが焼き入れにより強化されるとき、比較的大きな凸凹を単に除去するため にエッヂに粗い研削を与えることは良く知られている。このことは、エッヂの「 アリッリング（ａｒｒｉｓｓｉｎｇ）Ｊと呼ぶ。研削の度合いは、小さく、本発 明に要求されるよりもはるかに少ない。本発明の好ましい特徴は、研削されたエ ッヂをさらに研磨することである。商業的にガラスの端部を研削することは、通 常装飾効果を達成するかあるいは、しばしばエッヂを最終製品において露出され てもできるかぎり安全にせしめるために使用し得る。本発明において、研削は、 例えばダイヤモンド含浸ホイールを用いて行われ、研磨は、例えばファイバーホ イールを用いて行われる。すべてのエッヂの欠陥の除去が重要であるため、エッ ヂを処理後に検査することにより、本発明の厳しい要求を満足する。

本発明の被膜は、どのような一般的な方法でも形成し得るが、われわれは、好ま しくはプラズマ蒸着法例えばスパッタリング、プラズマ強化化学蒸着、化学蒸着 、エバポレージぢン、またはイオンビームプラズマ蒸着等を使用する。もちろん 、スパッタリングは最も好ましい。これらのプロセスの特徴は、良く知られてお り、ここでは述べない。

被膜は、ガラス上に直接形成される。被膜の特性は、非常に広範囲であり得る。

われわれは、熱反射（例えば９００℃）にあう高温で安定であり、及びこれらの 条件下あるいは通常の使用においてガラス表面に良好に接着するどのような被覆 材料でも使用することができると考える。好ましい被覆材料は、ケイ素または金 属の酸化物、窒化物、オキシニトリド及びフッ化物、及び金属ケイ化物（これら の材料の２以上のどのような混合物でも含む）で°ある。被覆材料の個々の選択 は、例えばコスト及び使用される適用技術等の環境に依存する。

われわれは、酸化スズをスパッタリングによって適用するために好ましく使用す るが、その他、酸化物またはアルミニウム、ニッケル、クロム、チタン、銅及び 例えばニッケルークロム合金、ステンレススチール等の合金を含む種々のものが 使用し１ｒｇる。

被膜の厚さは、好ましくは所望の耐火性を与えるために最低限要求されるものに 制御される。このことは、経済的であることと、またその中でより被膜が薄く、 妨害が少ないので、ガラスを通す視界を釘することと両方の利点である。一般的 に、被膜の厚さは、１０オングストロームから１ミクロンの間にあり、通常、被 膜はこの範囲の下限である。被膜に依存する可視光透過における減少は、通常１ ０％未満である。酸化スズの好ましい最低の厚さは１０オングストロームである 。

非常に薄い金属酸化物被膜の測定は、本質的に不正確であることはわかっており 、われわれはどのような正確な様子よりもむしろ大きさのオーダーを表すつもり である。最適な厚さは、どのような特別な場合においても、通常の試験及び実験 により決定され得る。所望の耐火性を達成するために必要な本発明の方法におい て、被覆は、焼き入れ工程の前または後にガラスに適用され得る。しかしながら 、焼き入れの前にエッヂ処理が行われる。このように、例えば、ガラスシートを 、エッヂ処理し、焼き入れし、及びその後被覆するか、あるいは被覆されたガラ スをエッヂ処理した後に焼き入れする。

本発明のガラスシートは、主として建造構造物に使用して、必要な耐火性を提供 する。このように、それらは、例えば、窓の内外、または壁や仕切りの内側、ま たは他のガラス製のユニットに使用され得る。通常、それらは、テープ等の適当 な耐火性ガラス製材料を用いて金属または木の耐火性枠中に設けられ、そのユニ ット全体が所望の耐火性を提供する。

図１は、時間に対するガラスの試験中の炉の温度のグラフ図２は、本発明の耐火 性ガラスシートの一例の断面図であり、及び 図３は、実施例によって与えられる本発明の構造ユニットの一例の平面図である 。

実施例　１ 約１平方メートルの６ｍｍガラスシートをエッヂ研削し、研磨して、いかなるエ ッヂの欠陥も除いた。このシートを次に一般的な焼き入れオーブンで焼き入れし 、急冷して、Ｂ５６２０６Ａに従った破砕パターンにせしめる。その後、強化さ れたシートは、真空ＤＣマグネトロンスパッタリング装置を用いてその両面を酸 化スズの薄い被膜で被覆する。このシートは、まず一方を被覆し、次に、他の面 を被覆するためにこの装置に再び通す。被膜の厚さは、約１０オングストローム であった。

？＆　ｆｉ！されたガラスは、ＢＳ　４７６に要求されるような少なくとも９０ ０℃までの加熱に持ちこたえる能力を有する。

（ブリティノンユ　スタンダード　４７６は、建造物材料の耐火テストに関する もので、構造およびその２０部及び２２部は、構造物の非負荷部材の耐火性のｉ ９ｊ定方法に関する。さらに詳しくは、ブリティッシュ　スタンダード　インス ティテユーション（Ｂｒｉｔｉｓｈ　５ｔａｎｄａｒｄ　Ｉｎ５ｔｉｔｕｔｉｏ ｎ）の刊行物に参照されている。）添付の図面は、ガラスの試験中の炉の温度（ ガラスの温度は、実質上同一である。）を示す。被膜は、もとのままであった。

添付の図２は、実施例の被覆されたガラスシートの断面（拡大図ではない）を示 す。この酸化スズ薄膜１は、シート２の両面に存在する。また、シートの研削さ れ、研磨されたエッヂ３を示す。図３は、堅い長方形のスチールまたは木材の耐 火性枠１０を含む本発明の構造物ユニットを示し、この耐火性枠１０には、本発 明の耐火性ガラスシート１１が設けられる。ガラス材料（１２）もまた耐火性で ある。このユニットは、もちろん−重のまたは二重のガラスであり得る。

実施例　２ 実施例１の製法を繰り返すとき、エッヂの研磨工程を省略し、粗い研削による鋭 いエッヂのきめのあらい除去のみを行なったところ、結果的に被覆されたガラス は十分な耐火性を有するものではなかった。このシートは、温度を上げたとき熱 にさらされて破砕する。

実施例　３ 実施例１の製法を種々の金属およびケイ素の、他の酸化物およびまた窒化物、オ キシニトリド及びフッ化物を用いて繰り返すとき、得られた結果は実施例１と同 様であった。ケイ素をスパッタリングした場合には、低周波マグネトロンを用い た。また、ケイ化物の被覆を使用することも非常に良い。

実施例　４ 図３を参照して述べられる構造ユニットは、ここでは３平方ｍで作られ、耐火性 を試験した。このユニットは、９００℃を越える温度でさえ、３０分以上の間そ のままであった。

端間　ひ 国際調査報告 国際調査報告 フロントページの続き （８１）指定国　ＥＰ（ＡＴ、ＢＥ、ＣＨ，ＤＥ。

ＤＫ、ＥＳ、ＦＲ，ＧＢ、ＧＲ，ＩＥ、ＩＴ、ＬＵ、ＭＣ，ＮＬ、ＳＥ）、０Ａ （ＢＦ、ＢＪ、ＣＦ、ＣＧ、ＣＩ、　ＣＭ、　ＧＡ、　ＧＮ、　ＭＬ、　ＭＲ， ＳＮ、　ＴＤ、　ＴＧ）、　ＡＵ、　ＢＧ、　ＢＲ，ＣＡ、　Ｃ３，ＦＩ、　Ｇ Ｂ、　ＨＵ。

ＪＰ、ＫＲ，Ｎｏ、ＰＬ、Ｒ○、　ＲＵ、　ＵＳ（７２）発明者　ハイネット、 グラハム・ビバリーイギリス国、アールジー８・７キユーエル、バークシャー、 リーディング、バングボーン、ホイットチャーチ・ヒル、オーチャード・クーン ベ　１ （７２）発明者　ヘイデン、マイケル・ウェストレイイギリス国、エヌエヌ４・ ９アールダブリユ、ノーサンプトンシャー、ノーサンプトン、イースト・ハンス ベリー、アムブリッジ・クロース　４ （７２）発明者　クラ−ジス、マーティン・エドモンドイギリス国、エヌエヌ３ ・３エルジエイ、ノーサンプトンシャー、ノーサンプトン、ピリング・ロード・ イースト　３００

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. １．焼き人れによって強化され、その主面の少なくとも１つの上に、９００℃ま での温度で、安定であり、かつ表面に接着する化合物の薄い被膜を直接有する耐 火性ガラスシートであって、前記被覆されたシートは９００℃までの加熱下で破 砕せず、前記ガラスシートのエッヂは、焼き入れの前に欠陥を研削して除去され る耐火性ガラスシート。
2. ２．前記薄い被膜は、金属またはケイ素の、酸化物、窒化物、オキシニトリド、 またはフッ化物、あるいはケイ化金属である請求項１に記載のガラスシート。
3. ３．前記被膜は、酸化スズ、酸化チタン、酸化クロムから選択される金属酸化物 である請求項２に記載のガラスシート。
4. ４．前記主面は、その上に前記被膜を有する請求項１、２または３に記載のガラ スシート。
5. ５．シリカガラスから実質的になり、６１５ないし６４０℃の温度で焼き入れら れ、その後急冷される請求項１ないし４のいずれか１項に記載のガラスシート。
6. ６．６１５ないし６４０℃の温度に加熱した後、冷却することにより、焼きいれ て強化され、これによりＢＳ６２０６Ａの破砕要件が満たされる４ないし８ｍｍ の厚さのシリカガラスシートであって、前記シートのエッヂは、焼き入れる前に 、研削及び研磨して欠陥を除去され、前記シートの各主面は、その上に被覆され た酸化スズスパッタの被膜を有することから、９００℃の加熱下で破砕せず、被 覆された前記シートは、透明な遮断されない視界を与えるシリカガラスシート。
7. ７．ガラスシートの一方または両方の主面に、９００℃までの温度で安定であり 、かつ前記主面に接着する化合物の薄い被膜を提供する工程、前記ガラスシート のエッヂを研削し、研磨する工程、前記被膜を提供する前または後に焼き人れに より、前記ガラスを強化する工程を具備し、９００℃までの加熱下で破砕しない 被覆されたシートを得る耐火性ガラスシートの製造方法。
8. ８．前記被膜は、プラズマ蒸着によってもたらされ、金属、ケイ素の、酸化物、 窒化物、オキシニトリドまたはフッ化物、あるいは金属ケイ化物である請求項７ に記載の方法。
9. ９．金属酸化物被膜をスパッタ蒸着で形成する請求項７または８に記載の方法。
10. １０．建造物に使用される耐火性構造物ユニットであって、前記ユニットは、請 求項１ないし６に記載のいずれか一項に記載のガラスシートを含み、耐火性のス チールあるいは木枠に設けられ、耐火性ガラス材料が用いられ、前記シートは透 明な遮断されない視界をもたらす耐火性構造物。