NO179404B

NO179404B - Lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element

Info

Publication number: NO179404B
Application number: NO941272A
Authority: NO
Inventors: Walter J Egli; Horst Seidel; Simon Frommelt; Christoph Giesbrecht
Original assignee: Vetrotech Ag
Priority date: 1992-08-11
Filing date: 1994-04-08
Publication date: 1996-06-24
Also published as: ES2133404T3; FI107717B; WO1994004355A1; NO179404C; JP3710138B2; NO941272D0; AU4556693A; CA2120932C; DK0620781T3; JPH07500310A; NO941272L; ATE180207T1; FI941624A; GR3030889T3; LV11049B; CA2120932A1; LTIP849A; US5565273A; EP0620781A1; EE03095B1

Description

Lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element.

Oppfinnelsen vedrører et lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element med minst ett bærerelement og et beskyttelsesskikt av vannholdig alkalisilikat, samt en fremgangsmåte ved fremstilling av varmebeskyttende elementer.

Lysgjennomtrengelige varmebeskyttende elementer av denne art er kjent i forskjellige utførelsesformeT og anvendes bl.a. som byggeelementer. Som bærerelementer brukes for det meste glassplater, idet imidlertid også andre lysgjennomtrengelige materialer som f.eks. kunststoffer kan anvendes. Spesielt høye varmebeskyttelseskrav stilles til byggeelementer som i form av glasselementer danner romskilleveg-ger eller anvendes som dører. Fra DE C3 19 00 054 er det kjent varme i so ler ende lysgjennomtrengelig laminatglass hvor det mellom to glassflater er anordnet et skikt av tørket vannholdig alkalisalt. Ved innvirkning av varme på dette laminatglass, f.eks. ved et branntilfelle, skummer mellomskiktet av alkalisilikat opp og vannet i alkalisilikatskik-tet fordamper. Mellomskiktet slipper således ikke varme-strålingen gjennom, og danner for en bestemt tid en virksom beskyttelse mot uønsket varmegjennomtrengning. Selv om minst én av glassplatene knuses, blir glassdelene sittende fast på det oppblåste skumskikt. For å forbedre varmebe-skyttelsen, anordnes flere glassplater og mellomskikt av alkalisilikat efter hverandre. Ved fremstillig av slike laminatglass påføres på den ene side av glassplaten et tynt skikt alkalisilikat i flytende form og tørkes derefter ved fjerning av overskytende vann, f.eks. ved varmepåvirkning. Denne tørkningsprosess er kostbar og krever en bestemt tørkningstid, hvorved fremstillingsprosessen blir forsin-ket. Den andre glassplate må derefter klebes på mellom-, hhv. beskyttelsesskiktet av alkalisilikat. Fremstillingen av slike laminatglass stiller store krav til produksjonsbe-tingelsene for å sikre at laminatglasset ikke blir uklart på grunn av luftblærer eller andre produksjonsfeil.

Fra EP- A-2 192 249 er det dessuten kjent å påføre mellom-skiktets alkalisilikat i form av et hydrogelskikt med høyere vanninnhold. Disse hydrogelskikt har et vanninnhold på 80 til 90 % og er derfor ikke selvbærende. Slike hydrogelskikt foreslås for å forbedre de optiske egenskaper av mellomskiktet. Fordi selve hydrogelskiktet ikke har tilstrekkelig kohesjon og ikke tilstrekkelig adhesjon overfor de tilgrensende glassskikt, foreslås det å tilsette et organisk bindemiddel, f.eks. gummiarabicum, for å festet skiktet. Tilsetningen av dette bindemiddel er nødvendig for å forhindre at hydrogelen renner ut fra mellomrommet mellom laminatglassplatene eller når én av glassplatene knuses. Ulempen ved utilstrekkelig kohesjon og adhesjon av hydrogelskiktet krever ytterligere kostbare forholdsregler. Innholdet av silisiumdioksyd utgjør maksimalt 2 0 vekt% og molforholdet mellom silisiumdioksyd og natriumoksyd som alkali-metalloksyd ligger mellom to til maksimalt fire.

Selv om disse kjente lysgjennomtrengelige varmebeskyttende elementer med hensyn til varme- og brandbeskyttelse allere-de tilfredsstiller store krav, er de med hensyn til bear-beidelse og påføring av mellomskiktet av vannholdig alkalisilikat fremdeles utilfredsstillende. Oppfinnelsens oppgave består således i å tilveiebringe et lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element som har en høy transparens og holdbarhet, hvor beskyttelses-, hhv. mellomskiktet kan fremstilles ved støpning og uten tørkning, og hvor beskyttelsesskiktet har en god egenfasthet og adhesjon til de tilgrensende bærerelementer. Utgangsmassen for beskyttelsesskiktet skal være flytedyktig og egnet for innstøpning i hulrom, og skal derefter herde innen en rimelig tid til et beskyttelsesskikt.

Denne oppgave løses ifølge oppfinnelsen ved at beskyttelsesskiktet er et herdet polysilikat som består av alkalisilikat og herdemiddel, og at det i polysilikatet foreligger et molforhold av silisiumdioksyd og alkali-metalloksyd som er større enn 4:1. Som alkalisilikat anvendes fortrinnsvis et litium-, natrium- eller kaliumsilikat eller en blanding derav, og som alkali-metalloksyd et natrium-, kalium- eller litiumoksyd eller en blanding derav.

Som herdemiddel kommer fortrinnsvis silisiumforbindelser på tale som er reaksjonsdyktige med alkalisilikat og som inneholder silisiumoksyd, idet det fortrinnsvis anvendes kiselsyre eller forbindelser som frigjør kiselsyre i vandig oppløsning. Anvendelsen av andre, ikke Si-holdige forbindelser som herdemiddel, hhv. tilsetnings-herdemiddel, er således ikke utelukket. Egnet er alle forbindelser som ved reaksjon med alkalisilikat ikke danner noen uoppløslig bunnfall og således ville påvirke de optiske egenskaper på en negativ måte. Foretrukket er forbindelser såsom uorganiske og organiske syrer, estere, syreamider, glyoksal, alkylenkarbonater, alkalikarbonater og -hydrogenkarbonater, borater, fosfater og para-formaldehyd. Disse kan i kombi-nasjon med hovedherdemiddelet av kiselsyre anvendes i små mengder, vanligvis mindre enn 5 %, uten at polysilikatskiktets transparens blir påvirket.

Dette beskyttelsesskikt ifølge oppfinnelsen av herdet polysilikat har en god egenfasthet og danner en god adhesjon til de tilgrensende bærerelementer i form av glassplater eller andre lysgjennomtrengelige byggeelementer. Utgangsmassen er flytedyktig og lett hellbar. Det herdede beskyttelsesskikt har høy optisk kvalitet og gjennomtrenge-lighet og viser en god holdbarhet. Beskyttelsesskiktets spesielle egenskaper i form av herdet polysilikat oppnås ved at polysilikatskiktet har et silisiumdioksydinnhold mellom 30 og 55 %. Alkali-metalloksyd(M20)-innholdet i form av natrium-, kalium- eller litiumoksyd eller en blanding derav utgjør maksimalt 16%. Det herdede polysilikatskikt inneholder inntil 60% vann. Således oppnår de varmebeskyttende elementer med et beskyttelsesskikt ifølge oppfinnelsen en meget høy brandmotstandverdi, fordi en relativ stor vannmengde er tilgjengelig for vanndampprosessen. Det høye silisiumdioksydinnhold oppnås ved at herdemiddelet består av en silisiumholdig forbindelse, fortrinnsvis kiselsyre, eller en forbindelse som avspalter en kiselsyre. På fordel-aktig måte er polysilikatskiktet ved det lysgjennomtrengelige varmebeskyttende element anordnet mellom to glassplater og danner med disse et laminatelement. For å oppnå høyere varmemotstandverdier, dannes det varmebeskyttende elementer hvor det varmebeskyttende element består av flere polysilikatskikt som hvert er anordnet mellom to glassplater, og hvor glassplatene og polysilikatskiktene danner et laminatelement. Ved de foreliggende anordninger er polysilikatskiktene i direkte forbindelse med de tilgrensende glassplater som danner bærerelementene. Adhesjonen mellom polysilikatskiktene og glassplatene muliggjør den direkte dannelse av laminatelementene uten ytterligere klebepro-sess, hvorved fremstillingsprosessen forenkles vesentlig.

Fremgangsmåten ved fremstilling av et lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element under anvendelse av et vannholdig alkalisilikat er ifølge oppfinnelsen karakterisert ved at alkalisilikatet blandes med et herdemiddel som inneholder eller frisetter silisiumdioksyd og danner en flytedyktig masse, at denne masse føres inn i et formhulrom eller på et bærerelement, at massen derefter under opprettholdelse av vanninnholdet herdes til et fast polysilikatskikt og at molforholdet i det således herdede polysilikat mellom silisiumdioksyd og alkalimetalloksyder justeres til et forhold som er større enn 4:1.

Fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen muliggjør således å fremstille laminatelementer som består av flere bærerelementer som er anordnet med en innbyrdes avstand til hverandre, og derefter å støpe i mellomrommet mellom bærerelementene en flytedyktig masse av alkalisilikat og ett eller flere herdemidler. Ifølge det høye vanninnhold er massen meget f lytedykig og kan uten vanskeligheter også støpes inn i mellomrommene i laminatforglassingene med liten avstand mellom glassplatene. Fordi massen kan herdes uten tørkning, dvs. uten å avgi vann, til et fast polysilikatskikt, kan tørkningsprosessen unngås, noe som forenkler produksjonen av tilsvarende varmebeskyttende elementer vesentlig. Reaksjons-, hhv. herdetiden kan påskyndes på kjent måte ved bppvarmning. Brukstiden av den flytedyktige masse er ved romtemperatur i alle fall tilstrekkelig lang. for å mulig-gjøre et normalt produksjonsforløp. Ved fremstilling av de varmebeskyttende elementer kan massen, slik som beskrevet, føres inn hhv. støpes inn i et formhulrom mellom to bærerelementer. Det er imidlertid også mulig å påføre massen på et bærerelement og derefter å legge på det ennu ikke herdede beskyttelsesskikt et andre bærerelement eller å klebe dette andre bærerelement efter utherdningen av beskyttelsesskiktet på kjent måte sammen med dette. Sistnevnte ville imidlertid bare være hensiktsmessig, når det på de konvensjonelle anlegg for fremstilling av de kjente varmebeskyttende elementer skal fremstilles lysgjennomtrengelige varmebeskyttende elementer med beskyttelsesskiktet ifølge oppfinnelsen. En del av fordelene er da fremdeles tilstede, fordi ingen tørkningsprosess er nødven-dig og utherdningen av massen til polysilikatskiktet skjer uten å avgi vann, dvs. under opprettholdelse av vanninnholdet.

Fortrinnsvis avgasses massen av alkalisilikat og herdemiddel før bearbeidelsen. Således sikres det at det ikke foreligger noen gasser i det herdede polysilikatskikt, som kunne forstyrre den optiske kvalitet av det varmebeskyttende element ifølge oppfinnelsen. Avgassingen kan imidlertid skje først efter at hulrommene er fylt. For å øke polysilikatskiktets adhesjon til bærerelementene, kan det før bearbeidelsen tilsettes til massen et hjelpemiddel i form av anioniske eller ikke-ioniske tensider og/eller bærerskiktene kan forbehandles med et slikt middel. Bærerskiktene kan fortrinnsvis også være forbehandlet med et adhesjonsfremmende middel, fortrinnsvis et organofunksjonelt silan.

Som bærerelementer for det lysgjennomtrengelige varmebeskyttende element ifølge oppfinnelsen er ikke bare elementer av glass, spesielt glassplater, egnet, men også andre materialer som har de ønskede optiske egenskaper, såfremt de tilfredsstiller de tekniske og fysikalske krav f.eks. til varmestabilitet. Varmebeskyttelsesskiktets motstands-verdi forbedres i alle fall på grunn av det økede vanninnhold. Som bærermateriale kan det også anvendes helt eller delvis termisk eller kjemisk forspent glass.

Oppfinnelsen skal forklares nærmere ved hjelp av de etter-følgende eksempler.

Eksempel 1

Et varmebeskyttende element består av en forglassing som er satt sammen av fire glassplater slik at det mellom to av glassplatene oppstår en avstand på én millimeter. Langs glassplatens kanter blir hulrommenes smalsider mellom glassplatene forseglet på kjent måte med et egnet tetnings-materiale langs glassplatens hele omfang. For hvert hulrom mellom to av glassplatene lar man bli igjen en åpning for innfyllingen. Av alkalisilikat i form av et kaliumsilikat og kolloidal kiselsyre tilberedes en flytedyktig masse som herder til et polysilikat med et molforhold mellom Si02 og K20 lik 4,7:1. Denne flytende masse underkastes på kjent måte en avgassingsprosess og fylles derefter gjennom innfyllingsåpningene inn i hulrommene mellom to av glassplatene. Massen er derved så flytedyktig at den uten vanskeligheter kan fylles på og derved er i stand til å fortrenge den i hulrommene foreliggende luft uten at det skjer noen sammenblanding. Efter fullstendig fylling av hulrommene forsegles også innfyllingsåpningene. Det på denne måte dannede laminatelement av fire glassplater og tre imellom liggende beskyttelsesskikt av polysilikat lagres på en egnet måte, til reaksjonsprosessen er avslut-tet og det herdede polysilikat av de tre beskyttelsesskikt har oppnådd den ønskede egenfasthet og adhesjon til glassplatene. For å påskynde reaksjonen, økes temperaturen til 60°C. Efter fullstendig herdning av polysilikatet kan de på denne måte dannede laminatelementer håndteres på hvilken som helst for laminatglasselementer kjent måte og kan også skjæres i andre former. Det mellom glassplatene anordnede beskyttelsesskikt av herdet polysilikat har herved et vanninnhold på 47 vektprosent. De mellom glassplatene anordnede herdede polysilikatskikt minsker på ingen måte glassplatelaminatets optiske egenskaper, og det på denne måte fremstilte varmebeskyttende element utmerker seg ved optimale brandmotstandsegenskaper.

Eksempel 2

I en modifisert variant ifølge eksempel 1 anvendes en fyllmasse hvor en blanding av kalium- og litiumsilikat i et forhold på 8.5 : 1.5 og en 30% kiselsyredispersjon i vann bringes til reaksjon i et mengdeforhold slik at det resul-terer i et K-Li-polysilikat med et molforhold på Si02 til (K20+Li20 = 5.0:1. Før innfyllingen av massen tilsettes til denne 15 % av et middel i form av et polyol som seker frysepunktet. Vanninnholdet i det herdede polysilikat utgjør 51.2 vekt%. Brandmotstandsegenskapene er praktisk identiske med de i elementkonstruksjonen i eksempel 1.

Eksempel 3

I en modifisert utførelsesform av eksemplene 1 og 2 erstat-tes 35 mol% av kaliumionet med natrium, og som herdnings-middel anvendes en hydratisert, utfelt kiselsyre med et vanninnhold på 21 %. Vanninnholdet i det herdede polysilikat ligger ved 44 vekt%. Molforholdet mellom Si02 og (K20+Li20+Na20) utgjør her likeledes 5.0:1.

Claims

1. Lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element med minst ett bærerelement og et beskyttelsesskikt av vannholdig alkalisilikat, karakterisert ved at beskyttelsesskiktet er et herdet polysilikat som består av alkalisilikat og minst ett herdemiddel, og at det i polysilikatet er et molforhold mellom silisiumdioksyd og alkali-metalloksyd som er større enn 4:1.

2. Varmebeskyttende element som angitt i krav 1, karakterisert ved at alkalisilikatet er et litium-, natrium- eller kaliumsilikat eller en blanding derav.

3. Varmebeskyttende element som angitt i krav 1 eller 2, karakterisert ved at alkali-metalloksy-det er et natrium-, kalium- eller litiumoksyd eller en blanding derav.

4. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 3, karakterisert ved at polysilikatskiktet inneholder mellom 3 0 og 55 % silisiumdioksyd.

5. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 4, karakterisert ved at polysilikatskiktet inneholder maksimalt 16 % alkali-metalloksyd.

6. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 5, karakterisert ved at polysilikatskiktet inneholder inntil 60 % vann.

7. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 6, karakterisert ved at polysilikatskiktet inneholder et middel for å senke frysepunktet av vann-andelen.

8. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 7, karakterisert ved at herdemiddelet er en forbindelse som inneholder silisiumoksyd.

9. Varmebeskyttende element som angitt i krav 8, karakterisert ved at herdemiddelet er kiselsyre eller en forbindelse som spalter kiselsyre.

10. Varmebeskyttende element som angitt i krav 8, karakterisert ved at et ytterligere herdemiddel består av en forbindelse såsom uorganiske eller organiske syrer, estere, syreamider, glyoksal, alkylenkarbonater, alkalikarbonater og -hydrogenkarbonater, borater, fosfater eller para-formaldehyd.

11. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 10, karakterisert ved at polysilikatskiktet er anordnet mellom to glassplater og sammen med disse danner et laminatelement.

12. Varmebeskyttende element som angitt i ett av kravene 1 til 11, karakterisert ved at det varmebeskyttende element består av flere, mellom to glassplater anordnede polysilikatskikt, og at glassplatene og polysilikatskiktene danner et laminatelement.

13. Fremgangsmåte ved fremstilling av et lysgjennomtrengelig varmebeskyttende element under anvendelse av et vannholdig alkalisilikat, karakterisert ved at alkalisilikatetet blandes med et herdemiddel som inneholder eller frisetter silisiumdioksyd og danner en flytedyktig masse, at denne massen føres inn i et formhulrom mellom to bærerelementer eller på et bærerelement, at denne masse derefter under opprettholdelse av vanninnholdet herdes til et fast polysilikatskikt, og at molforholdet mellom silisiumdioksyd og alkalimetalloksyder i det således herdede polysilikat justeres til et forhold som er større enn 4:1.

14. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved at massen før bearbeidelsen underkastes en avgassingsprosess.

15. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved at det tilsettes et anionisk eller ikke-iogent tensid for å øke adhesjonen mellom massens polysilikatskikt og bærerelementer, og/eller at bærerelementenes overflate forbehandles med et slikt tensid.

16. Fremgangsmåte som angitt i krav 13, karakterisert ved at bærerelementenes overflate forbehandles med et adhesjonsfremmende middel i form av et organofunksjonelt silan.