NO158930B - Brannbeskyttende glasspanel. - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører et brannbeskyttende glåss-panel omfattende minst et lag av oppblærbart materiale an-

bragt mellom flate vitrøse plater.

Ved oppførelse av bygg må man ofte benytte glasspaneler i

ytre eller indre vegger eller skillevegger. Et åpenbart eksempel er bruken av transparente glasspaneler i vinduer. Ugjennomsiktige glasspaneler anvendes også ofte i den nedre

del av indre skillevegger.

Det er et økende behov for at slike glasspaneler skal tilfredsstille visse strenge standarder med hensyn til brannbestandighet. Det er forskjellige moderne standarder i bruk,

men stort sett fastlegger de at når en flate på et slikt panel er utsatt for et spesifisert oppvarmingsprogram som simulerer en brann, bør den midlere temperatur på den andre flaten holde seg under en spesifisert verdi i et spesifisert tidsrom, og iløpet av den samme perioden bør den maksimale temperatur til enhver del på denne flate ikke stige over et visst nivå.

Det er videre klart ønskelig at et slikt panel bør bibeholde

sin integritet så lenge som mulig etter brannutbruddet slik at det kan bestå som en effektiv flamme-.og røkbarriere og representere et skjold mot strålevarme.

En test er fastlagt i International Standard ISO 834 (Fire resistance tests - Elements of building construction).

Kort angitt innebærer denne test anbringelse av panelet som

skal undersøkes i veggen i en ovn som deretter oppvarmes ifølge et bestemt program, og måling av tiden etter hvilken panelet ikke lenger er intakt som en flamme- og røksikker barriere eller etter hvilken tid dets ytre flate blir uaksep-tabelt varm. Panelet bør ikke bare være motstandsdyktig overfor termisk sjokk, men det bør også være motstands-

dyktig overfor fysisk sjokk så lenge det er praktisk ønske-

lig etter brannutbruddet for at ikke en person som tilfeldig-vis (eller endog med hensikt) slår det i stykker plutselig omsluttes av flammer.

Forskjellige forslag har vært fremsatt for fremstilling av brannbeskyttende glasspaneler inkludert spesielt britisk patent nr. 1.290.699. Dette patent lærer bruken av et oppblærbart lag anbragt mellom to glassplater og to oppblærbare lag anbragt mellom tre glassplater ved fremstilling av brannbeskyttende glasspaneler som kan fremstilles for tilfreds-stillelse av kriterier fastlagt i forskjellige standarder som angår brannbestandigheten til glassarbeider.

Panelene som spesielt foreslås i nevnte britiske patent gjør bruk av glassplater med en tykkelse på ca. 3 mm og dette er typisk for tidligere forslag innen området som angår brannbeskyttende glasspaneler.

Kjente brannbeskyttende glasspaneler kan fremstilles for

å tilfredsstille ISO 834 i perioder på opptil 20 minutter uten spesiell vanskelighet og lengre tidsrom for brannbestandighet kan oppnås ved å foreta visse ytterligere foran-staltninger .

En måte er å øke panelets tykkelse. Siden det er velkjent innen teknikken at tykke vitrøse (i det følgende også betegnet glassaktig) plater er mer tilbøyelig til å sprekke på grunn av termisk sjokk som de uunngålig vil utsettes for ved utbrudd av brann, har den maksimale individuelle platetykkelse om-handlet i den tidligere teknikks forslag vært 5 mm, og ytterligere økninger i paneltykkelse har blitt oppnådd ved å benytte ytterligere plater og lag av oppblærbart materiale. Dette øker i betydelig grad omkostningene og fremstillings-vanskelighetene.

En annen måte er å montere to kjente brannbeskyttende paneler i en dobbelt panelramme, men slike doble paneler er igjen kostbare og temmelig tungvinte for bruk under visse forhold.

En tredje måte er å inkludere glassfibrer og trådnett i et oppblærbart lag, men dette gir også opphav til produksjons-vanskeligheter og, i dette tilfelle for transparente brannbeskyttende glasspaneler, som foreliggende oppfinnelse spesielt, men ikke utelukkende angår, vil tilsetningen av slike materialer forringe panelets utseende og lysgjennomslippelighet.

Det er et formål med foreliggende oppfinnelse å tilveiebringe brannbeskyttende glasspaneler av en modifisert konstruksjon som gjør at en høy standard av brannbestandighet kan oppnås lettere på enkel og økonomisk måte.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det således tilveiebragt

et brannbeskyttende glasspanel omfattende minst et lag av oppblærbart materiale anordnet mellom flate glassaktige plater, kjennetegnet ved at minst en glassaktig plate har en tykkelse i området 7-10 mm, og er tykkere enn den andre eller minst en annen glassaktig plate.

Tilstedeværelsen i panelet av en plate som har en tykkelse i området 7-10 mm, tilveiebringer en rekke fordeler som sammen gjør panelet spesielt nyttig for brannbeskyttende formål.

Det vil imidlertid forstås at unntatt i tilfelle for et full-stendig symmetrisk panel, kan disse fordeler adskille seg i omfang alt etter den panelside brannen bryter ut. I til-feller for et panel omfattende plater av forskjellige tykkelser er disse fordeler alltid mye større når den tykkeste vitrøse plate ligger mellom brannen og minst en tynnere vitrøs plate i panelet og derfor bør man være klar over dette punkt når panelet installeres.

Det er faktisk temmelig overraskende at bruken av en vitrøs plate med en tykkelse i området 7-10 mm skulle gi fordeler i et brannbeskyttende glasspanel fordi det som angitt ovenfor er velkjent at tykke vitrøse plater er mer tilbøyelig til å

gå istykker som et resultat av termisk sjokk enn tynnere plater.

Bruken av en slik tykk vitrøs plate har på grunn av platens større masse tilbøyelighet til å sikre at et oppblærbart lag anbragt bak platen vil bli oppvarmet mer ensartet og således redusere dannelsen av varme flekker på den eksponerte panelflaten som vender bort fra brannen. Det oppblærbare lag vil også være tilbøyelig til å ekspandere mer ensartet over dets areal. Videre, når en slik tykk vitrøs plate går istykker på grunn av termisk sjokk, som det naturligvis tilslutt vil dersom varmen er sterk nok, vil dens masse være tilbøyelig til å sikre at den ikke lett brytes i småstykker og at hvis dette skjer, så vil slike småstykker på grunn av deres større tykkelse være tilbøyelig til å forbli på plass lengre enn tilfelle er med tynnere vitrøse plater. Dette er meget viktig.

Det er funnet at omkostningene for panelene ifølge foreliggende oppfinnelse begunstiges når minst en av nevnte vitrøse plater har den nevnte tykkelse i området 7-10 mm.

En spesielt foretrukken tykkelse for en slik plate er

8 mm.

I noen foretrukne utførelser av oppfinnelsen har minst en vitrøs plate i panelet en tykkelse som er forskjellig fra tykkelsen til den andre eller i det minste en annen vitrøs plate. Når en tykkere vitrøs plate er anbragt mellom en brann og en tynnere vitrøs plate, oppnås en innsparing av vitrøst materiale og vekt som følge av forskjellen i tykkelse på platene og dette kan gjøres uten merkbart å påvirke brann-bestandighetsegenskapene for panelet. Slikt panel er mindre kostbart og lettere å installere og krever ikke en relativt tung og kostbar ramme.

Fordelene ved bruk av plater av forskjellig tykkelse i et panel ifølge foreliggende oppfinnelse er spesielt tydelig når et eller flere av følgende foretrukne trekk velges: i) av de forskjellige tykkelser som utvises av de forskjellige plater i panelet, ex maksimumtykkelsen i det minste to ganger minimumtykkelsen;

ii) minst en vitrøs plate i panelet har en tykkelse mindre enn 6 mm;

iii) bare en vitrøs plate i panelet har en tykkelse

i området 7-10 mm; og

iv) minst en vitrøs plate i panelet har en tykkelse

i området 2,5-4 mm.

I noen foretrukne utførelser av oppfinnelsen omfatter panelet minst tre vitrøse plater og minst to innimellom anbragte oppblærbare lag. Dette vil riktignok forøke omkostningene ved panelet, men det er berettiget der spesielt strenge kriterier for brannmotstandsevne må tilfredsstilles. Antallet av vitrøse plater og mellomliggende oppblærbare

lag som benyttes i et spesielt panel ifølge oppfinnelsen vil naturligvis avhenge av brannbestandighetskriteriene som det er ment at panelet skal tilfredsstille.

I slike utførelser av oppfinnelsen er det fordelaktig at den eller i det minste en indre vitrøs plate har en nevnt tykkelse i området 7-10 mm, fordi dette gir de beste resultatene når det gjelder brannbestandighet.

Alternativt, eller i tillegg, er det foretrukket at det er

tre suksessive vitrøse plater i panelet slik at tykkelsen på en av dem er minst lik summen av tykkelsene på de to andre. Dette fremmer panelets effektivitet uten i urimelig ut-strekning å øke dets vekt.

Det er spesielt foretrukket at de forskjellige plater er anordnet symmetrisk i forhold til panelets senter i overensstemmelse med deres respektive tykkelser fordi panelet da er like effektivt uansett på hvilken side av dette en brann skulle bryte ut.

For å redusere sannsynligheten for sprekking eller fragmentering på grunn av termisk sjokk,, er det foretrukket at minst det eller hvert vitrøse ark hvis tykkelse er 6 mm eller mer, er dannet av et materiale hvis utvidelseskoeffisient (E) i temperaturområdet 0-400°C er høyst 7,5 x 10 ^ pr. °C.

I tillegg til problemet med fragmentering av platene i et brannbeskyttende panel, kan et ytterligere problem møtes når et slikt panel utsettes for meget intens varme: under noen forhold kan det vitrøse materiale bli oppvarmet til en temperatur over dets mykningspunkt slik at eventuelle sprekker i platen blir åpnet og platen kan begynne å falle sammen under sin egen vekt. For de aktuelle formål antas det at det dilatometriske mykningspunkt til glass er av spesiell betydning og dette er definert som den temperatur ved hvilken det vitrøse materiale har en viskositet på 10 11 ' 5 poise (11,5-temperaturen). For å lette på dette problem er det foretrukket at minst den eller hver vitrøse plate hvis tykkelse er 6 mm eller mer er dannet av et materiale hvis dilatometriske mykningspunkt (11,5-temperatur) er minst 600°C.

Slike utvidelses- og mykningskriterier kan tilfredsstilles ved å velge nevnte materiale fra borsilikatglass, vitro-keramiske eller vitro-krystallinske materialer, eller aluminiumsilikat eller aluminiumborsilikatglass, som er foretrukket. Eksempler på sammensetninger av et aluminiumsilikat- og tre aluminiumborsilikat-glass som er funnet tilfredsstillende er følgende (vektdeler):

Panelet er fortrinnsvis sammensatt som et laminat hvori de vitrøse ark og det (de) oppblærbare lag er bundet sammen,

og det er fortrinnsvis transparent.

I noen utførelser av oppfinnelsen er minst en plate i

panelet, fortrinnsvis inkludert den eller hver plate hvis tykkelse er i området 7-10 mm, av herdet glass, spesielt kjemisk herdet glass. Dette gir fordeler når panelet skal benyttes i situasjoner der motstandsdyktighet overfor brudd i panelet før utbrudd av brann er av spesiell viktighet.

Høye grader av brannbestandighet kan oppnås når det eller

hvert oppblærbare lag har en tykkelse på minst 1,5 mm, og fortrinnsvis når den totale tykkelse på det oppblærbare materiale i panelet er minst 3,5 mm. Mengden av benyttet oppblærbart materiale har en effekt over den periode for hvilken panelet opprettholder sin brannbestandighet.

Det oppblærbare materiale som det tas mest sikte på er hydratisert natriumsilikat skjønt andre hydratiserte metallsalter er egnet. Det er spesielt egnet å benytte hydratisert natriumsilikat hvori vektforholdet Si02:Na20 er 3,4:1 og inneholdende 30-35 vekt-% vann.

Oppfinnelsen skal i det følgende beskrives under henvisning til de medfølgende tegninger hvor figurene 1-4 skjematisk viser tverrsnitt av forskjellige utførelser av brannbeskyttende panel.

På fig. 1 omfatter det viste panel en vitrøs plate 1 som har

en tykkelse i området 7-10 mm. Et lag 2 av oppblærbart materiale er anbragt mellom den første vitrøse plate 1 og en annen vitrøs plate 3 anbragt til høyre for den første platen.

Den første vitrøse platen 1 er vist tykkere enn den andre vitrøse platen 3, men i en variant (ikke vist) har de like tykkelser.

Fig. 2 viser et panel som omfatter et lignenede mellomliggende element 1, 2, 3 sammen med et annet oppblærbart lag 4 anbragt mellom den andre vitrøse platen 3 og en tredje vitrøs plate 5.. Denne tredje plate 5 er også vist tynnere enn den første platen 1, men også her kan den ha samme tykkelse som den første platen 1. Den andre platen 3 kan være tynnere enn den første platen 1 eller av lik tykkelse. Fig. 3 viser et panel lik panelet på fig. 2 hvortil det er tilført et tredje oppblærbart lag 6 anbragt mellom den venstre siden av den første vitrøse platen 1 og en fjerde vitrøs plate 7, som igjen er tynnere enn den første platen 1 og et fjerde oppblærbart lag 8 anordnet mellom nevnte fjerde tynnere plate 7 og en femte plate 9 igjen av relativt tynt vitrøst materiale. Fig. 4 viser et symmetrisk panel tilsvarende det som er vist på fig. 3, men modifisert ved fravær av de ytre oppblærbare lag 4 og 8 og de ytre vitrøse plater 5 og 9.

På figurene 3 og 4 er den indre vitrøse platen 1 i det minste to ganger så tykk som noen annen vitrøs plate (3,5, 7, 9

på fig. 3 og 3, 7 på fig. 4) i panelet. Av tre suksessive plater inkludert den tykkere platen li disse paneler (7,

1, 3 på figurene 3 og 4, og 9, 7, 1 eller 1, 3, 5 på fig. 3) har den tykkere platen 1 en tykkelse som i det minste er lik summen av tykkelsene på de andre to platene.

Eksempel 1 ( fig. 4)

Et transparent brannbestandig glasspanel omfatter to plater 7,3 av glass med en tykkelse på 3 mm mellom hver av hvilke og en sentral vitrøs plate 1 med en tykkelse på 8 mm det er anordnet et lag 6, 2 av hydratisert natriumsilikat med en tykkelse på 1,8 mm.

Slike paneler har blitt testet ifølge International Standard ISO 834 og en tilsvarende belgisk standard NBN 713-020. Denne test omfatter kort montering av et panel av den størrelse som skal benyttes i praksis i en vegg i en ovn hvori temperaturen (T°C over omgivelsestemperatur) heves ifølge formelen:

hvor t er medgått tid i minutter.

Dette gir et temperaturskjema som følger:

For å tilfredsstille denne test må panelet forbli intakt

som en flammesikker og røksikker barriere, middeltempera-turen til den flate av panelet som er rettet mot ovnens ytre må ikke øke over dens innledende (omgivelses-)temperatur med mer enn 140°C og ikke noe punkt på nevnte flate i panelet kan øke i temperatur med mer enn 180°C.

Et panel ifølge dette eksempel er funnet å tilfredsstille denne test i minst 30 minutter. Det første punkt på panelflaten rettet mot ovnens ytre som øket i temperatur med mer enn 180°C ble faktisk funnet etter ca. 50 minutter.

Panelet i eksempel 1 kan sammenlignes med to andre paneler, et første med tre 3 mm glassplater anbragt mellom to lag av lik tykkelse av hydratisert natriumsilikat, idet det andre besto av to 3 mm glassplater og et enkelt silikatlag. For den samme totale tykkelse av oppblærbart lag ble det funnet at panelet ifølge eksempel 1 varte 10-15 minutter lenger enn den første av disse sammenligningspaneler og

20-25 minutter lenger enn det andre.

Eksempel 2 ( fig. 4)

Transparente brannbestandige glasspaneler ble fremstilt som beskrevet i eksempel 1 med unntagelse av at hvert lag av hydratisert natriumsilikat fikk sin tykkelse øket til 2,5 mm.

Når de ble utsatt for den samme testen, forble disse paneler tilfredsstillende i minst 60 minutter.

I en variant av dette eksempel er silikatlagene 2, 6 dannet på de relativt tynne vitrøse plater 3, 7 og de er bundet til den tykkere vitrøse platen 1 under anvendelse av filmer av polyvinylbutyral. Dette har den fordel at panelet gis bedre aldringsegenskaper (før dets eksponering for brann) slik at en høy grad av transparens kan opprettholdes lenger.

Eksempel 3 ( fig. 2)

Det ble fremstilt glasspaneler ifølge fig. 2 hvori den tykkere platen 1 var av 6 mm glass og de to tynnere plater 3 og 5 hver var av 3 mm glass. De mellomliggende lag 2, 4 av oppblærbart materiale var av hydratisert natriumsilikat hver med en tykkelse på 1,8 mm. Når disse panelene ble utsatt for testen ISO-834, ble det funnet at de ga tilfredsstillende brannmotstandsdyktighet i minst 30 minutter.

Eksempel 4 ( fig. 3)

Det ble fremstilt glasspaneler ifølge fig. 3 hvori den tykkere platen 1'var av 8 mm glass, mens hver av de andre vitrøse plater 9, 7, 3, 5 var av 3 mm glass. Hvert oppblærbare lag 8, 6, 2, 4 var av hydratisert natriumsilikat med en tykkelse på 2,5 mm. Slike paneler ble funnet å tilfredsstille brann-bestandighetstesten ifølge ISO-834 i over 90 minutter.

Eksempel 5 ( fig. 1)

Det ble fremstilt glasspaneler ifølge fig. 1 hvor de tykkere plater 1 hadde en tykkelse på 10 mm og de tynnere plater var av 3 mm glass, idet i hvert tilfelle et lag av hydratisert natriumsilikat med en tykkelse på 2,5 mm ble anordnet mellomliggende.

De tykkere (10 mm) plater var hver laget av de aluminiumsilikat- og aluminiumborsilikat-glass hvis sammensetninger er angitt ovenfor. Ved testing ifølge ISO-834 med deres tykkere plater vendt mot ovnens indre, utviser hvert av disse paneler tilfredsstillende brannbestandighet i minst 30 minutter. I varianter av dette eksempel hadde også den tynneste platen en av glassammensetningene som angitt ovenfor .

I varianter av et hvert av eksemplene 1-4 ble den tykkeste glassplaten dannet av en av aluminiumsilikat- og aluminiumborsilikat-glassene hvis sammensetninger er angitt ovenfor.

I ytterligere varianter av de angitte eksempler var de tykkeste platene 1 og/eller en hvilken som helst vitrøs plate som dannet en utvendig flate på panelet, av kjemisk herdet glass.

I ytterligere varianter av hvilke som helst av eksemplene, er de tykkeste platene 1 og/eller den eller noen annen vitrøs plate i panelet av et vitro-krystallinsk eller vitro-keramisk materiale. Slike materialer kan fremstilles ved å utsette et glass for en varmebehandling for derved å indusere dannelsen av en eller flere krystallinske faser deri. To egnede vitro-krystallinske materialer har følgende sammensetninger og egenskaper (sammensetning i vekt-%):

Claims (11)

1. Brannbeskyttende glasspanel omfattende minst ett lag av oppblærbart materiale anordnet mellom flate glassaktige plater, karakterisert ved at minst en glassaktig plate har en tykkelse i området 7-10 mm og er tykkere enn den andre eller minst en annen glassaktig plate.

2. Panel ifølge krav 1, karakterisert ved at minst en glassaktig plate har en tykkelse som er forskjellig fra tykkelsen på den andre eller minst en annen glassaktig plate.

3. Panel ifølge krav 2, karakterisert ved at av de forskjellige tykkelser som utvises av de forskjellige plater i panelet, er maksimumtykkelsen minst to ganger minimumtykkelsen.

4. Panel ifølge krav 2 eller 3, karakterisert ved at minst en glassaktig plate i panelet har en tykkelse mindre enn 6 mm, fortrinnsvis 2,5-4 mm.

5. Panel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at panelet omfatter minst tre glassaktige plater og minst to mellomliggende oppblærbare lag.

6. Panel ifølge krav 4 og 5, karakterisert ved at den eller minst en indre glassaktig plate har en nevnt tykkelse i området 7-10 mm.

7. Panel ifølge hvilket som helst av kravene 2-4,

5 eller 6, karakterisert ved at det er anordnet tre suksessive glassaktige platér i panelet slik at tykkelsen på en av dem i det minste er lik summen av tykkelsen på de to andre.

8. Panel ifølge hvilket som helst av kravene 2-4 og hvilket som helst av kravene 5-7, karakterisert ved at de forskjellige platene er anordnet symmetrisk i forhold til panelets senter i overensstemmelse med deres respektive tykkelser.

9. Panel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at minst den eller hver glassaktige plate hvis tykkelse er 6 mm eller mer, er dannet av et materiale hvis utvidelseskoeffisient over temperaturområdet 0-400°C er høyst 7,5 x 10~<6> °C<_1>.

10. Panel ifølge hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at minst den eller hver glassaktige plate hvis tykkelse er 6 mm eller mer, er dannet av et materiale hvis dilatometriske mykningspunkt (11,5 temperatur) er minst 600°C.

11. Panel ifølge krav 9 eller 10, karakterisert ved at nevnte materiale er valgt fra borsilikatglass, vitro-keramiske materialer, vitrokrystallinske materialer, aluminiumsilikatglass og aluminiumborsilikat-glass.