KR20010108210A - 방화 유리 - Google Patents

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Abstract

방화 유리 조립체는 수화된 알칼리 폴리실리케이트로 제조된 투명층이 그 사이에 있는 적어도 두 개의 적층 창유리를 갖는다. 상기 수화된 알칼리 폴리실리케이트는 유기 부동액제를 포함하지 않는다. 그러므로, 한편으로는 UV 조사에 기인하는 사이층의 흐릿해지는 현상에 대한 저항성이 더 좋아지고, 다른 한편으로는 화재 중에 사이층에 창유리가 잘 접착할 뿐 아니라 사이층 화합물이 더욱 단단해지게 된다.

Description

방화 유리{FIRE PROTECTION GLASS}
이런 형태의 방화 유리 조립체는 문서 WO 94/04355로부터 알려져 있다. 이 알려진 방화 유리 조립체에서, 알칼리 폴리실리케이트의 SiO2/M2O(여기서, M은 알칼리 금속을 나타냄) 비는 적어도 3/1이고 물의 함량은 25중량% 내지 60중량%이다. 수화된 알칼리 폴리실리케이트는 바람직하게 무기 또는 유기산, 에스테르, 산 아미드(acid amides), 글리옥살(glyoxal), 알킬렌 탄산염 및 알킬렌 탄산수소염, 붕산염, 인산염 그리고, 파라포름알데히드(paraformaldehyde)를 5%미만으로 사용하는 추가의 경화 화합물(hardening compound)을 포함할 수 있다. 이 추가의 경화제는 캐스터블 혼합물(castable mixture)을 도포(application)하거나 채운 후에 경화 또는 세팅 공정을 가속시키기 위한 의도로 사용되고, 경화 또는 세팅층의 견고성(consistency)을 증가시키기 위한 의도로 사용된다.
이 알려진 폴리실리케이트 조성물은, 여러 가지 점에서, 열 가소성 특성을 갖는다. 심지어, 이 폴리실리케이트 조성물에 추가의 경화제가 제공되어도, 화재가 일어났을 때의 온도에서는 내부 점착력(cohesion)을 잃고 흐르기 시작한다. 더욱이, 이 폴리실리케이트 조성물은 실리케이트 창유리의 표면에 대해서는 높은 온도에서도 좋은 접착력을 나타낸다. 그러므로 화재가 일어난 중에서나, 경우에 따라서, 화재 반응 시험 중에 창유리의 표면과 틀에 낀 창유리 사이에서 어떤 열 편차(thermal gradient)가 한도를 넘게될 때 에지 영역에서 형성된 인장응력(tensile stress)의 결과로, 이 창유리가 깨질 상황에 처하게 되면, 폴리실리케이트 조성물 내부의 점착력이 유리 표면에서의 접착력보다 떨어지기 때문에 유리 단편에 접착된 폴리실리케이트 조성물의 일부분은 유리 단편에 붙은 채로 땅으로 떨어지게 된다. 이에 따라 방화 유리 조립체의 보호 작용은 완전히 감소하게 된다.
더욱이, EP-A-0,705,685로부터 방화 유리 조립체가 알려져 있는데, 본질적으로 나트륨 실리케이트(sodium silicate)와 물로 이루어진 방화 유리 사이층(fire-resistant interlayer)에는 당(sugar) 또는 다가(polyfunctional) 알콜에서 선택되는 첨가제의 첨가를 최소화하는 것이 바람직하다. 부동액군(antifreeze family) 중에서의 이 첨가제는 필수 불가결한 것이다. 위에 언급된 간행물에 따라서, UV-민감성 사이층(UV-sensitive interlayer)은 작고, 미세하고, 아주 미세한 기포의 발생이 증가하기 때문에 흐릿해진다. 이것이 이 혼합물의 일부 또는 대부분을 칼륨 실리케이트로 대체하자고 제안된 이유이다. 그러나, 이 칼륨 실리케이트를 사용해도유기 첨가제를 완전히 없앨 수 없다. 종합하면, 이 사이층에는 유기 물질이 6중량%미만으로 반드시 포함되어야 한다.
이 사이층의 점도는 킬레이트(chelates) 형태일 수 있는 "무기 Si, Al, Ti, 및 Zr 화합물"에서 선택된 미크론 이하 크기(submicron size)의 입자 또는 입자 혼합물을 첨가함으로써 얻어질 수 있다.
알려진 방화 유리 조립체는 더욱이 스페이서(spacer) 및 적절한 사이층과 함께 배열된 다른 창유리를 포함할 수도 있는데, 그러나 이 사이층도 역시 본질적으로 나트륨 실리케이트로 되어있다.
본 발명은 그 사이에 수화된(hydrated) 알칼리 폴리실리케이트(polysilicate)로 제조된 투명층이 있는 적어도 두 개의 창유리(pane)를 포함하는 방화 유리 조립체(fire-protection glazing assembly)에 관한 것이다.
본 발명의 목적은 창유리 또는 경우에 따라서는 창 단편이 심지어 화재가 일어난 경우에도 폴리실리케이트 사이층으로부터 떼어지지 않아서, 이 유리 조립체가 화재시에 충분히 효과적으로 보호 역할을 하도록 하기 위한, 서두에서 언급한 형태의 방화 유리 조립체를 완성하는 것이다.
본 발명에 따라서, 이 목적은 적층(laminated) 창유리가 수화된 방화층의 각 면에 제공된다는 사실 및 사이층의 유기 첨가제가 완전히 없어도 된다는 사실로써 달성된다.
그러므로, 경화제 및/또는 킬레이트를 첨가하는 것을 완전히 없애는 것도 가능하다.
부동액의 용도로 첨가되는 글리콜(glycol) 또는 이와 유사한 유기 물질을 포함하지 않는 순수한 무기 화합물은 상당히 긴 방화 시간을 갖는다는 것이 시험에의해 실제로 밝혀졌다. 화재시에, 거품이 생긴 사이층 화합물은 눈과 같은 백색의 상태인데, 이로 인해 높은 수준의 열반사(thermal reflection)가 이루어지고, 이 화합물은 상당히 천천히 흐르게 되는데, 이것은 클래스 F90(class F90) 및 F120 제품의 경우에는 특히 긍정적인 효과를 갖는다.
부동액의 용도로 사용되는 글리콜을 무기염(특히, 금속염, 상세하게는 알칼리 금속염, 예를 들어, 아세트산 칼륨)으로 대체함으로써 그리고 가능한 경우 어떠한 부동액도 사용하지 않음으로써 사이층 화합물을 더욱 단단하게 즉, 덜 흐르고, 완전히 백색이기 때문에 화재시에 더 많은 열반사를 일으키는 것이 가능하다. 무기 부동액이 존재한다면, 예를 들어, 사이층 화합물의 5중량%미만, 상세하게는 4중량%미만, 예를 들어, 약 0.5중량% 내지 3중량%, 상세하게는 1중량% 내지 2중량%의 적은 양으로도 효과적이다.
칼륨 실리케이트로 된 순수한 무기 충전 화합물(filling compound)로부터 제조한 두께가 1.5㎜ 내지 12㎜인 사이층이 있는 두 개의 적층 창유리를 포함하는 조립체는 특히 유리하다.
본 발명에 따른 순수한 무기 사이층은, 명백히 이론적으로, 단일체 유리 시트(monolithic glass sheets)와 결합될 수 있으나, 그러면 그 유리 조각은 화재시에 떼어지게 될 수 있다는 것이 지적되어야 한다.
본 발명의 특히 적당한 일 실시예에서, 적층 유리인 창유리는 각 두께가 적어도 1㎜이고, 바람직하게는 1㎜ 내지 4㎜인, 특히, 각 두께가 적어도 2㎜인 두 개의 플로트 유리(float glass) 시트로 이루어진다. 두 개의 플로트 유리 시트는 폴리비닐 부틸알(PVB), 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플루오르화물(THV) 또는 에틸렌/비닐 아세트산염(EVA)으로된 열가소성 필름으로 함께 붙여진다. 이 실시예에서, 화재 반응 시험(fire-reaction test) 도중에, 열 편차에 기인한 높은 인장 응력이 화재에 직면한 적층 창유리의 플로트 유리 시트의 화재에 노출된 측면에서 발생하여, 이 시트가 깨어진다. 이 유리 시트가 연화되는(soften) 열 가소성 필름 사이층에 붙어있기 때문에 이 유리 시트에서 발생된 응력은 적층 창유리의 다른 유리 시트로 이동되지 않는다. 반면, 폴리실리케이트 조성물에 연결된 플로트 유리의 다른 시트는 위에 언급한 이유 때문에 일반적으로 깨지지 않는다. 모든 경우에 유리의 다른 시트는 심지어 깨질 때에도 화재 반응 시험이 계속되는 중에는 폴리실리케이트 조성물에 연결된 채로 있으므로, 방화 기능을 수행하도록 도움을 준다.
물론, 적층 창유리의 구조는 바람직한 실시예에 국한되는 것은 아니다. 즉, 특히, 두 개 이상의 단단한 시트로 이루어진 적층 유리와 그에 부합하는 사이층을 사용하는 것이 가능하다. 필요에 따라, 각각의 유리 시트의 두께를 변경시키는 것도 가능하다.
본 발명에 따른 알칼리 폴리실리케이트 조성물은 비교적 두꺼운 두께, 예를 들어 4㎜ 내지 12㎜로 창유리 사이의 캐스트일 수 있으며, 창유리들은 해당 두께의 스페이서 프레임(spacer frame)에 의해 에지 주위에서 특정한 간격을 유지한다. 그러나, 폴리실리케이트 조성물을 얇은 두께 대략 0.5㎜ 내지 5㎜, 상세하게는 1㎜ 내지 2㎜로 적층 창유리에 도포하고, 이런 식으로 코팅된 다층 방화 유리의 몇몇창유리를 함께 붙이는 것도 전적으로 가능하다. 이 실시예에 따라서, 적층 창유리의 두께는 각각 적어도 2.5㎜ 내지 10㎜일 수 있다. 유리하게도, 방화 유리 조립체는 얇은 알칼리 폴리실리케이트 층이 그 사이에 있는 적어도 세 개의 적층 창유리를 포함한다. 이 적층 창유리는 일반적으로 인성화(toughened){템퍼링(tempered)}되어 있지 않으나, 필요에 따라서는 하나 또는 두 개의 인성 유리 시트를 포함할 수도 있다. 이 형태의 방화 유리는 폴리실리케이트층이 비교적 단단하기 때문에 큰 단위체로 만들어질 수 있고, 필요에 따라서는 일반 적층 유리 조립체와 같이 좀 더 작은 단위체로 잘라질 수 있다.
단일체 유리 시트로 이루어진 종래의 방화 유리 조립체와 비교했을 때, 두 개의 적층 창유리를 사용함으로써 방음 효과(acoustic insulation)도 개선된다.
종래의 기술에 따른 방화 유리(비교예) 및 본 발명에 따른 방화 유리의 두 개의 실시예가 보다 자세하게 아래에 설명되어질 것이다.
<비교예>
크기가 200㎝ ×120㎝인 방화 유리가 적층된 두 개의 창유리로부터 제조되고 두께가 6㎜인 수화된 알칼리 폴리실리케이트 사이층이 적층된 이 창유리 사이에 들어간다. 적층 창유리는 각각 두 플로트 유리 시트로 이루어지고, 각각의 두께는 2㎜이며, 0.3㎜의 EVA 자체 교차결합(self-crosslinking) 필름으로 결합된다. 적층 유리인 두 개의 창유리는 실리콘 고무로 된 프로파일 스트립(profile strip)으로 제조된 스페이서 프레임이 삽입됨으로써 함께 붙여져 이중 유리 단위체로 되고, 씰링용 접착제 조성물(adhesive sealing composition), 예를 들어, 폴리설파이드(polysulphide) 접착제 조성물로 에지의 주위가 씰링되는데, 이 때 이중 유리 단위체를 충전하기 위한 충전 오리피스(filling orifice) 및 공기 방출 구멍(air purging hole)이 제공된다.
이중 유리 단위체의 내부 공동(cavity)은 칼륨 실리케이트 수용액 및 콜로이드 실리카 분산 수용액(aqueous dispersion of colloidal silica)으로 구성된 캐스터블 조성물로 채워진다. 캐스터블 조성물의 SiO2/K2O의 비는 4.7/1이다. 이 조성물에는 이 물질의 대략 4.5중량%에 해당하는 양의 글리콜이 포함된다. 이 캐스팅 조성물은 주입되어 80℃의 온도에서 세팅된다.
이 세팅 조성물의 교차결합도를 결정하기 위하여, 동일한 캐스팅 조성물과 동일한 조건하에서의 세팅으로부터 제조된 시료 내에 1㎏의 중량이 하중된 10㎜ 직경의 강철구(steel ball)의 침투속도(rate of penetration)가 10분의 시간 간격으로 조성물에 침투했던 구의 침투 거리가 측정되는 동안에, 측정된다. 이 폴리실리케이트 조성물에 대한 침투 깊이는 9㎜이다.
DIN4102 또는, 경우에 따라서는, 방화 유리에 대한 표준인 ISO/DIS 834-1에 따라서, 소위 표준 온도 곡선(standard temperature curve)에 의한 화재 저항 시험(fire withstand test)이 행하여진다. 화재 저항 시험이 시작된 후 3분만에 불에 접하는 적층 창유리의 플로트 유리 바깥 시트가 깨진다. 화재 저항 시험이 시작된 지 6분만에 폴리실리케이트 조성물에 접착된 이 적층 창유리의 플로트 유리 시트가 깨진다. 그 직후, 플로트 유리의 깨진 시트의 첫 번째 단편이 떼어지게 되고, 화재 속으로 떨어진다. 방화 클래스 F30의 조건을 충족시키지 못한다.
<실시예 1>
비교예에서 설명된 바와 같이 방화 유리가 제조되는데, 비교예와 같은 SiO2/K2O의 비를 갖는 캐스터블 혼합물인 칼륨 실리케이트 수용액 및 콜로이드 규산 분산 수용액에 부동액제로서 글리콜이 첨가되지 않았다는 것이 다르다. 비교예의 경우에서와 같이, 캐스팅 조성물의 세팅은 80℃에서 행하여졌다.
교차결합도는 동일한 캐스팅 조성물과 동일한 조건하에서의 세팅으로부터 제조된 시료에 비교예에서 설명된 방법을 사용하여 결정된다. 이 측정에 의해 중량이 하중된 구에 의한 침투 깊이는 3㎜인데, 이는 다시 말하면, 이 세팅된 폴리실리케이트의 내부 견고성이나 교차결합도가 비교예의 폴리실리케이트에 대한 내부 견고성이나 교차결합도의 대략 3배라는 것이다.
이 방화 유리에 대한 화재 저항 시험이 행해질 때, 화재에 면해있는 적층 유리창의 플로트 유리 외부 시트도 수 분 후에 깨진다. 그 직후, 이 폴리실리케이트 조성물에 접착된 이 적층 창유리의 플로트 유리 시트도 깨진다. 그러나, 이 유리 시트의 단편은 떨어지지 않고, 폴리실리케이트층에 접착된 채로 있으며 이 폴리실리케이트층과 단단한 한 단위체를 형성한다. 거품으로 변환된 폴리실리케이트 화합물은 여기서 백색의 상태로 남아있다. 폴리실리케이트 화합물에 접착되어 있는 유리 시트의 무게는 더 단단한 화합물이 흐르도록 할 만큼 충분하지 않다.
45분 후에 화재 저항 시험이 정지되고, 버너를 소화한 직후에, "소화수 시험(extinguishing water test)"을 행하는데, 강력한 물 분사(jet of water)가 외부로부터 방화 유리로 유도된다. 화재 쪽에 면한 적층 창유리는 부분적으로 깨지나, 여전히 손상되지 않은 필름 때문에 유리는 함께 유지하게 된다. 화재에 면한 유리 시트는 여전히 폴리실리케이트 덩어리에 접착되어 있다.
접착된 유리 단편은 맹렬한 물 분사로부터 폴리실리케이트층을 보호한다. 양쪽에 붙은 유리 단편에 의해 굳어지고 보호되는 완벽히 백색인 폴리실리케이트 시트는, 이전처럼, 물에 의해 깨어지지 않아서 본 발명에 따른 이 방화 유리 조립체가 한편으로는 방화 클래스 F30의 조건을 충족하고, 다른 한편으로는 "소화수 시험"도 견뎌내게 된다.
<실시예 2>
다시, 비교예에 설명된 형태의 방화 유리가 제조되는데, 알칼리 실리케이트로서, 85중량%의 칼륨 실리케이트 및 15중량%의 리튬 실리케이트를 포함하는 혼합물이 사용되며, 이 혼합물은 결과적으로 K-Li 폴리실리케이트의 SiO2/(K2O+Li2O)의 몰비(molar ratio)가 5.0/1이 되도록 30% 규산 분산액과 물에서 반응하여 제조된다. 이 캐스팅 조성물에는 무기 부동액으로서 아세트산 칼륨 2중량%가 첨가된다. 다음에, 이 화합물은 비교예에서와 같이 방화 유리로 변화된다. 그러나, 사이층의 두께는 12㎜까지된다. 조성물의 세팅은 비교예에서와 같이 80℃에서 일어난다. 세팅 후에 200㎝×120㎝의 로 시험 조각(furnace test piece)이 판(plate)에서 잘려져서 얻어지고, 시험 조각의 에지는 폴리설파이드로 씰링된다.
비교예에서 설명된 공정에 따른, 중량이 하중된 구를 폴리실리케이트의 시료 내에 넣음으로써 행해지는 침투 속도 측정에서 침투 깊이는 5㎜를 나타낸다. 그러므로, 이 폴리실리케이트의 세팅 또는 경우에 따라, 교차결합도는 비교예의 시료보다 대략 2배 이상 크다.
이 방화 유리 및 "소화수 시험"으로 행해지는 화재 저항 시험으로부터 심지어 화재에 노출된 시간이 60분을 넘어도 사이층 화합물의 어떤 종류의 흐름도 화재 속으로 떨어지지 않는다는 것이 밝혀진다. 다시 말해서, 이 방화 유리도 방화 클래스 F60의 조건을 충족하며 소화수 시험도 견뎌낸다.
상술한 바와 같이 본 발명은 수화된 알칼리 폴리실리케이트로 제조된 투명층이 그 사이에 있는 적어도 두 개의 창유리를 포함하는 방화 유리 조립체에 이용될 수 있다.

Claims (6)

  1. 수화된(hydrated) 알칼리 폴리실리케이트(polysilicate)로 제조된 투명층이 그 사이에 있는 적어도 두 개의 창유리(pane)를 포함하는 방화 유리 조립체(fire-resistant glazing assembly)로서,
    적어도 두 개의 유리 시트(glass sheets) 및 상기 두 개의 유리 시트를 함께 붙이는 접착층으로 이루어진 적어도 한 개의 적층(laminated) 창유리는 상기 투명한 폴리실리케이트층의 양측면에 있고, 상기 폴리실리케이트층은 유기 부동액(organic antifreeze)을 포함하지 않는 것을
    특징으로 하는, 방화 유리 조립체.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 알칼리 폴리실리케이트층의 두께는 1.5㎜ 내지 12㎜ 인 것을 특징으로 하는, 방화 유리 조립체.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, 상기 적층 창유리 각각은 두께가 1㎜ 내지 4㎜인 두 개의 플로트 유리 시트로 이루어지며, 상기 두 개의 플로트 유리 시트는 폴리비닐 부틸알 또는 테트라플루오로에틸렌/헥사플루오로프로필렌/비닐리덴 플루오르화물 또는 에틸렌/비닐 아세트산염의 사이층(interlayer)에 의해 함께 붙여지는 것을 특징으로 하는, 방화 유리 조립체.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방화 유리 조립체는 각각의 두께가 2.5㎜ 내지 10㎜인 적어도 세 개의 적층 창유리를 포함하며, 그 사이에 두께가 0.5㎜ 내지 5㎜인 상기 알칼리 폴리실리케이트의 층이 각각 있는 것을 특징으로 하는, 방화 유리 조립체.
  5. 제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 사이층은 적은 양의 무기(inorganic) 부동액, 상세하게는 금속염(metal salt)을 포함하는 것을 특징으로 하는, 방화 유리 조립체.
  6. 제 5항에 있어서, 아세트산 칼륨과 같은 알칼리염(alkali salt)이 무기 부동액으로 사용되는 것을 특징으로 하는, 방화 유리 조립체.
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