NO311209B1 - Transparent, brannmotstandsdyktig vindusenhet og fremgangsmåte for fremstilling derav - Google Patents

Description

Foreliggende oppfinnelse angår en transparent, brannmot-standsd.yktig vindusenhet omfattende minst et sjikt av intumescent materiale bundet til minst et strukturelt sjikt i platen.

Oppfinnelsen gjelder også en fremgangsmåte for fremstilling av en transparent brannmotstandsdyktig vindusenhet omfattende tildanning av en sandwich-enhet fra et antall vitrøse sjikt med suksessive vitrøse sjikt i kontakt med et mellomliggende sjikt av intumescent materiale, og å underkaste denne sandwich-enhet varme- og trykkbetingelser for å avgasse intersjikt-rommene in sandwich-enheten og bringe denne til sammenbinding som et transparent laminat.

Sjiktet av intumescent materiale forbindes ofte med plater av glass-materiale for å danne transparente, brann-motstandsdyktige enheter. For eksempel kan et slikt sjikt anordnes mellom to glassplater. Meget viktig bruk av slike plater er som skjermer som tillater illuminering av et avskjermet område og som lukke for betraktningsåpninger av rom eller andre innelukninger der det kan være en brannrisiko.

Hydratiserte metallsalter, for eksempel metallsilikater og særlig alkalimetallsilikater har vært benyttet som intumescente materialer i slike plater i noen år. Ved brannutbrudd blir hydratiseringsvannet drevet av på grunn av brannvarmen og sjiktet av intumescent materiale omdannes til et opakt skum som tjener som barriere både mot strålings- og lednings-varme.

Det er også kjent at sjiktet kan tjene til å binde sammen strukturelle ark av platene som glassplater som knuses på grunn av termisk sjokk ved brannen. Effektiviteten for platen som barriere mot passasje av røk og flammer forlenges også i en viss grad men ødelegges hurtig efter at den siste glassplate i enheten brister.

Karakteristisk blir effektiviteten for slike plater prøvet ved å montere dem i en ovnsvegg hvis indre temperatur økes i henhold til en på forhånd bestemt plan.

Detaljer ved slike prøver er spesifisert i den internasjonale standard ISO 834-1975. Flamme-motstandsevne-prosedyren som angitt i denne standard er det også henvist til i den internasjonale standard ISO 9051-1990 som spesifikt snakker om flamme-motstands-karakteristika for vindusenheter. Det er hensiktsmessig å hithente noen passasjer fra den siste standard: "Glass er et ikke-brennbart materiale og vil derfor ikke bidra til eller understøtte brann.

"Glass kan hvis det påvirkes av varme sprekke på grunn av termisk sjokk eller det kan mykne og så ikke holdes av rammen. Kun visse typer vindusenheter blir derfor erkjent som brannmotstandsdyktige. Evnen for vindusenheter til å motstå brann avhenger av typen vindusprodukter, frem-stillingsmetoden, rammetype, platestørrelse, festemetode og typen av konstruksjon som omgir glass-arealet.

"Visse transparente og translucente vindusenheter kan tilfredsstille kravene til stabilitet og integritet (RE), og i noen tilfeller isolasjon (REI), der R står for resistance, E for étanchéité og I for insulation).

"Ikke bare må muligheten for direkte brannutbredelse gjennom åpninger forårsaket av glass-brekasje tas med i betraktning ved brann-beskyttelsesforholdsregler: det kan også være nødvendig å ta i betraktning den varme som transmitteres gjennom vindusenheten som fremdeles kan være intakt, slik at varmen kan forårsake tenning av brennbare materialer.

"Vindusenheter med brannmotstandsevne i henhold til klasse RE under brannbetingelser som definert i ISO 834 gir, for

et gitt tidsrom, stabilitet og integritet. Temperaturen for_ den ikke-eksponerte side er ikke tatt med i betraktning.

"Vindusenheter med brannmotstandsevne ifølge klasse REI under brannbetingelsene som definert i ISO 834 gir, for et gitt tidsrom, stabilitet, integritet og isolasjon."

Det finnes forskjellige kvaliteter av flammeskjermingsenheter og blant de som vanligvis erkjennes er kvaliteter som tilsvarer enheter som er effektive mot flammer og røk i tidsrom på 15, 30, 45, 60, 90 og 120 minutter.

Isolasjonsegenskapene som en enhet må oppfylle for å tilfredsstille standarden til REI-nivået er kort sagt at intet punkt av overflaten som eksponeres til det ytre av ovnen må undergå noen økning i temperaturen på mer enn 180°C over utgangs (omgivelses) temperaturen og at den midlere temperaturøkning på denne flate ikke må overskride 140°C. Slike plater tilhørende klassen REI kan også danne barrierer mot transmisjon av IR-stråling fra brannsetet.

Når en enhet som inneholder et intumescent sjikt mellom to plater av glass-materialet eksponeres til brannutbrudd vil det intumescente materiale brytes ned og ekspandere til et

skum. Glass-materialet kan mykne under den varme som utvikles ved brannen eller kan sprekke på grunn av termisk sjokk. Det vil være klart at arket av glass-materialet som er nærmest brannen vil løpe den største risiko for sprekking på grunn av termisk sjokk og derfor er forskjellige forslag gjort for å redusere tendensen for denne plate eller en hvilken som helst annen, til sprekking.

For eksempel foreslår GB 2.096.944 å gjøre bruk av et ark av et borsilikat eller et annet spesielt vltrøst materiale med en lav termisk ekspansjonskoeffisient for derved å redusere graden av termisk sjokk for en gitt temperatur-gradient i platen. Det har også vært foreslått å gjøre bruk av et tempret glass som i teorien er bedre i stand til å motstå termisk sjokk. En økning av den termiske sjokk-motstandsevne for en eller flere av platene i enheten på en av disse måter, spesielt hvis det benyttes tykke plater, vil gi en viss økning av brannmotstandsevnen. Imidlertid vil dette også bidra til økede omkostninger ved fremstilling av platen og også til vekten.

Hvis en plate i enheten, for eksempel den plate som er nærmest brannen, blir knust, vil det skummede intumescens-materialet ha en tendens til å forskyve de resulterende fragmenter. Mens det skummede intumescent-materialet har en tendens til å klebe seg til hvilke som helst slike fragmenter som holder dem i posisjon, reduseres denne tendens når temperaturen økes og et fortrengt fragment kan gli ned langs vinduet med en tilbøyelighet til å skjære det opp det skummede sjikt, trekke ut en del av skummet og derved eksponere det neste strukturelle sjikt i enheten til den fulle brannkraft. På denne måte kan en destruering av platens integritet skride frem.

Det er klart at enheten må inneholde en viss type strukturell integritet hvis den skal forbli effektiv som barriere, røk og direkte varmestråling. Av denne grunn har det i praksis vært benyttet en økning av antallet sjikt av intumescent materiale og antallet plater i vindusenheten, bruk av tykkere sjikt av intumescent materiale og også en økning av tykkelsen av glass-platene for at fragmentene ikke så lett' skal fortrenges til de faller.

En hvilken som helst slik økning i vekt pr. arealenhet i platen gir grunn til visse ytterligere omkostninger, ikke bare for materialer men også for lagring, behandling og transport. Det vil også oppstå et behov for signifikant mere robuste og derved også mere kostbare rammer for installasjon av strukturen der det er nødvendig. En økning av tykkelsen av et sjikt av intumescent materiale gjør det vanskeligere å oppnå e_n høy grad av transparens.

Foreliggende oppfinnelse har til hensikt å tilveiebringe en plate med forbedret brann-motstandsevne.

I henhold til oppfinnelsen tilveiebringes det en transparent, flamme-motstandsdyktig vindusenhet omfattende minst et sjikt av intumescent materiale bundet til minst et strukturelt sjikt i enheten, og enheten karakteriseres ved at den omfatter minst et sjikt av vitrøst materiale med en midlere koeffisient for den lineære termiske ekspansjon over et temperaturområde fra 20 til 300°C som ikke er over 7,5 x 10" <6>K-<1>, idet dette sjikt (herefter kalt "sjiktet med ru overflate") har en ru overflate med en Rtm ikke mindre enn 0,1 pm, hvortil sjiktet av intumescent materiale direkte er bundet.

Uttrykket "vitrøst" benyttes her for å angi glass og vitrokrystallinske materialer. Uttrykket "vitro-krystallinsk materiale" benyttes for å angi et glass som har vært underkastet en behandling, for å sikre kontrollert partiell devitrifisering. Vitrokrystallinsk materiale kalles også ofte en vitrokeram eller en glass-keram.

Ruheten eller rugositeten for en plate av vitrøst materiale kan måles på forskjellige måter. For oppfinnelsens formål benyttes et rugosimeter "Form Talysurf" fra Taylor-Hobson, benyttet på "rugositetsmåten", det vil si at' til å eliminere overflate-irregulariteter med bølgelengder større enn 0,8 pm og kun efterlate irregulariteter med kortere bølgelengde (ruhet eller rugositet). Fremgangsmåten som benyttes er den som er spesifisert av instrumentets produsent ved brukav en prøvetakingslengde på 0,8 mm. Metoden er generelt lik den som er spesifisert i DIN 4768 og ISO 4288 men skiller seg særlig fra disse når det gjelder den måten på hvilken resultatene presenteres.

Forskjellige resultater oppnås inkludert de som er angitt som følger: R-ti = forskjellen i høyde mellom toppen av den høyeste topp Og hunnen av den dypeste dal i en hvilken som helst gitt prøvelengde i. Det kan bemerkes at dette er ekvivalent med Ry som definert i ISO 4287.

Rtm = middelet av alle verdier for R-^i målt over hele bedømmelseslengden. Det skal påpekes at denne er ekvivalent Rz<p>jN som definert i DIN 4768.

For oppfinnelsens formål defineres en ru vitrøs overflate som en der R^m ikke er mindre enn 0,1 pm.

Omvendt blir en glatt vitro-krystallinsk overflate definert som en for hvilken R-tm er mindre enn 0,06 pm.

Som sammenligning kan det være av interesse å merke seg at et flamme-polert float-glass karakteristisk har 0,02 pm < R-t-m < 0,035 pm, at et typisk matt-glass fremstilt i henhold til GB-PS 1 151 931 har 1,5 pm < Rtm < 2,2 pm, at et typisk mattglass fremstilt i henhold til GB-PS 2 188 925 karakteristisk har Rtm ca. lik 0,5 pm.

Bruken av et vitrøst sjikt med ru overflate har en spesielt vesentlig kombinasjon av fordeler for de tilsiktede formål.

For det første har slike ruflatesjikt en lavere termisk ekspansjonskoeffisient enn den til vanlige vindus (soda-kalk) glass som er ca. 8,9 x 10_<6>K_<1> over temperaturområdet 0 til 100°C, og er i henhold til dette, for en gitt tykkelse og en gitt temperaturgradient, mindre tilbøyelig til å sprekke på grunn av termisk sjokk. For det andre virker overflaterugosi-tetene som en mekanisk nøkkel som har en tendens til å fremme adhesjon for det intumescente materiale selv efter skumming og efter at en annen plate i enheten, foreksempel av glass, er sprukket og visse fragmenter er forskjøvet. Som et resultat vil det ruflatede sjikt ha en tendens til å forbli intakt flenger enn en vanlig glassplate og har også en tendens til å bibeholde et totalt skjermende sjikt av skummet intumescent materiale og det er således en synergistisk virkning som fører til en lengre konservering av integriteten av enheten som barriere mot flammer og røk og også mot transmisjon av infrarød stråling. Den termiske skjerm som dannes av det ruflatede sjikt og dettes sjikt av skummet intumescent materiale forlenger enhetens flammemotstandsevne.

En enhet ifølge oppfinnelsen gir en markert forbedring når det gjelder brannmotstandsevne og dette muliggjør at en gitt kvalitet av brannmotstandsevne kan oppnås med en tynnere og derfor lettere enhet som er lettere å lagre, transportere og installere i en ramme og som også muliggjør at det kan benyttes tynnere sjikt av intumescent materiale (igjen for den samme grad av f lammemotstandsevne), noe som er av betydelig fordel med henblikk på å lette fremstilling av plater med høy transparens.

I de mest foretrukne utførelsesformer av enheter ifølge oppfinnelsen blir den eller hvert sjikt av intumescent materiale anbragt mellom og direkte bundet til to vitrøse sjikt. Tilpasning av dette foretrukne trekk ifølge oppfinnelsen fremmer enhetens transparens.

Foreliggende oppfinnelse angår også en fremgangsmåte for fremstilling av en slik enhet og i henhold til dette tilveiebringes det en fremgangsmåte for frémstillirig av en transparent brannmotstandsdyktig vindusenhet omfattende å tildanne en sandwich-enhet fra et antall vitrøse sjikt med suksessive vitrøse sjikt i kontakt med et mellomliggende sjikt av intumescent materiale og å underkaste denne sandwich-enhet varme- og trykkbetingelser for å avgasse intersjikt-rommene i sandwich-enheten og å bringe enheten til sammenbinding som et transparent laminat, og fremgangsmåten karakteriseres ved at det som minst et av de vitrøse sjikt benyttes et sjikt av vitrøst materiale med en midlere lineær termisk, ekspansjonskoeffisient over temperaturområdet 20 til 300° C som ikke er større enn 7,5 x 10"<6>K_<1>, idet sjiktet, herefter kalt "sjiktet med ru overflate", har en ru overflate med en R-^ m ikke mindre enn 0,1 um i kontakt med et nevnt sjikt av intumescent materiale.

Det er allerede henvist til de fordeler man oppnår ved å benytte et sjikt av vitrøst materiale med en ru overflate i kontakt med et sjikt av intumescent materiale ved utbrudd av brann. Bruken av et slikt sjikt gir også heller uventede fordeler under fremstillingen. Man kan tenke seg at bruken av et slikt sjikt vil gjøre avgassing av sandwich-enheten vanskeligere fordi luft ville ha en tendens til å fanges på den rue overflate. Overraskende nok er dette ikke tilfelle. Således synes det sågar at overflate-rugositeten kan gi luft-veier som i virkeligheten letter avgassingstrinnet i fremstillingsprosessen med det resultat at enhver tendens for får luft til å fanges mellom sjiktene i enheten reduserer hvorved det kan opprettes en bedre binding mellom sjiktet med ru overflate og det intumescente materiale. Det er funnet at, under de foreliggende varme- og trykkbetingelser, det intumescente materialet i det vesentlige oppfyller dalene i den rue overflate slik at en slik ru overflate har liten eller ingen ugunstig virkning på platens transparens.

En ytterligere fordel ved å ha direktebinding mellom det intumescente materialet og et ved siden av liggende vitrøst sjikt er at man unngår nødvendigheten for noe mellomliggende bindingsmateriale. Dette understøtter unngåelsen av ytterligere fremstillingsomkostninger og bidrar til å fremme brannmotstandsevnen fordi de fleste adhesive materialer som hensiktsmessig benyttes for laminering av vitrøse sjikt, for eksempel polyvinylbutyral, har heller lave smeltepunkt og derefter lett ødelegges under brann. Skulle dette skje ville deres bindingseffektivitet ødelegges.

Det ville selvfølgelig være mulig at hvert vitrøse sjikt i platen^er et slikt sjikt med ru overflate men materialer med ru overflate er vanligvis dyrere enn for eksempel vanlig vindusglass og perfekt tilfredsstillende resultater kan oppnås ved en brannmotstandsdyktig plate som kun har et enkelt sjikt med ru overflate. Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen tar sikte på at minst et intumescentsjikt er i sandwich-konfigurasjon mellom et sjikt med ru overflate og et glass-sj ikt.

I foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen omfatter enheten et slikt sjikt med ru overflate som har to rue overflater og som er lagt i sandwich-konfigurasjon mellom og direkte bundet til to sjikt av intumescent-materiale. På denne måte oppnås fordelen ved retensjon av skummet intumescent materiale ved hjelp av sjiktet med ru overflate oppnådd på begge sider av dette sjikt.

I ytterligere foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen omfatter enheten et slikt sjikt med ru overflate som har en eksponert overflate som er glatt. Slike enheter kan for eksempel bestå av et sjikt med ru overflate og et sjikt med glatt overflate, for eksempel et vanlig soda-kalkglass-sjikt, som i sandwich-konfigurasjon ligger rundt et enkelt sjikt av intumescent materiale for å danne en lett og effektiv brannmotstandsdyktig enhet. Alternativt kan et eller ytterligere intumescente sjikt og vitrøse sjikt innarbeides. Den glatte eksponerte flate for sjiktet med ru overflate vil fremme enhetens transparens.

Sjiktet med ru overflate har en midlere lineær termisk utvidelseskoeffisient over temperaturområdet 20 til 300°C som ikke er større enn 3,5 x 10~<6>K-<1>. Utnyttelse av dette trekk har den tendens at tendensen til at sjiktet skal brekke på grunn av termisk sjokk, reduseres.

I de mest foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen er det minst ene sjikt med ru overflate et sjikt av vitrokrystallinsk materiale.

Slike sjikt av vitrokrystallinsk materiale er funnet å være meget motstandsdyktige mot termisk sjokk og i henhold til dette bibeholder de sin integritet lengre enn glass for en gitt tykkelse når de eksponeres til virkningene av en brann. Vitrokrystallinske materialer har også høyere myknings- og smeltepunkt. Bruken av et vitrokrystallinsk sjikt med ru overflate har spesielt viktige fordeler for de tilsiktede formål fordi man oppnår en økning i den tid i hvilken et sjikt av skummet intumescent materiale kan forbli anordnet over enhetens areale selv efter at en annen plate i enheten er brukket og fragmenter er forskjøvet.

Visse vitrokrystallinske materialer kan ha ekstremt lav eller en negativ termisk ekspansjonskoeffIsient og for å oppnå de beste resultater er det foretrukket å velge et slikt materiale slik at sjiktet med ru overflate har en midlere linjeær termisk ekspansjonskoeffisient over temperaturområdet 20 til 600° C som ikke er større enn 1 x 10 ~6K-1. Oppnåelsen av en slik lav ekspansjonskoeffisient bestemmes i det minste delvis av strukturen av den krystallinske i det vitrokrystallinske materiale. Det er foretrukket at den prinsipale krystallinske fase i materialet i det vitrokrystallinske sjikt med ru overflate er en fast oppløsning av p<->quarts. Innarbeidingen av en slik prinsipal krystallinsk fase i det vitrokrystallinske materiale understøtter oppnåelsen av meget lave ekspansjonskoeffisienter.

Fortrinnsvis inneholder materialet av det vitrokrystallinske sjikt med ru overflate T102 og Zr02 som kjernedannende midler, hver i en vekt-andel på 0,8 til 3 %. Dette under-støtter dannelse av et mikrokrystallinsk materiale med høy kvalitet. Det er funnet at slike andeler av de kjernedannende midler er høye nok til å gi vitrokrystallinsk materiale med høy kvalitet efter partiell devitrifisering mens den samtidig er lav^nok til I det vesentlige å unngå kjernedannelse under varmbearbeiding av materialet.

Slike enheter gir ytterligere fordeler. Det foretrukne Intumescente materialet for bruk i slike plater er hydratisert natriumsilikat. Dette på grunn av omkostninger, enkel behandling og omdanning til transparente intersjikt samt effektivitet ved brannutbrudd. Intumescente sjikt av dette materiale vil med tiden utvikle en populasjon av mikrobobler. Dette vil gi en forringelse av de optiske egenskaper for enheten. Til stor overraskelse ble det funnet at nærværet av et vitrokrystallinsk sjikt gir en reduksjon av prolifere-ringen av slike mikrobobler. Dette er mulig fordi mange vitrokrystallinske materialer absorberer ultrafiolett stråling.

I de mest foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen omfatter enheten et nevnt sjikt av vitrokrystallinsk materiale inneholdende alkalimetallatomer der i det minste den største tallmessige andel av slike er litiumatomer. Bruk av et litiumholdig vitrokrystallinsk materiale gir en markert forbedring i brannmotstandsevnen for en enhet ifølge oppfinnelsen. Grunnen til hvorfor denne markerte forbedring foreligger er ikke helt ut klar men en mulig grunn er at det, ved brann, er en interdiffusjon av litiumioner fra det vitrokrystallinske materiale og natriumioner fra det intumescente materiale, noe som inter alia fører til dannelse av litiumsilikat over overflaten av det vitrokrystallinske materialet. Litiumsilikat har bedre ildfaste egenskaper enn natriumsilikat og skulle således forventes å forbli i posisjon i lengre tid hvis et nabosjikt i enheten fragmen-teres. I ethvert tilfelle er imidlertid de oppnådde fordeler reelle og avhenger ikke av denne eller noen annen teoretisk forklaring.

En ytterligere fordel oppnås ved bruken av et litiumholdig vitrokrystallinsk materiale som ved brannutbrudd virker til å omdanne et nærliggende hydratisert natriumsilikatsjikt i det minste delvis til litiumsilikat. Dette er at litiumsilikat er adskillig mindre oppløselig i vann enn natriumsilikat slik at det resulterende litiumsilikat-skum mindre sannsynlig vil vaskes bort fra platen ved Innvirkning av et automatisk sprinkler-system eller ved sprøyting med en brannslange.

Fortrinnsvis omfatter enheten et nevnt sjikt av vitrokrystallinsk materiale som er basert på det ternære system LigO-AI2IO3 - SiOg. Det er funnet at slike materialer er spesielt egnet for de tilsiktede formål. Spesielt har det nye materialet som dannes ved utbrudd av varme ved reaksjon mellom natriumsilikat og det LigO - AI2O3 - SiOg-system vitrokrystallinske materialer muligens en lamelloid struktur med luft eller en annen gass fanget i mellomrommene mellom lamellene. Videre er det også bemerket at brannmotstandsevnen økes ved en fremskriden langsom krystallisering av en gjenværende vitrøs fase i det vitrokrystallinske materialet.

Foretrukne utførelsesformer av oppfinnelsen skal beskrives i større detalj ved hjelp av eksempler og under henvisning til de ledsagende skjematiske tegninger der: Figurene 1 til 3 er detaljer i diagram-form av tverrsnitt av tre utførelsesformer av brann-motstandsdyktige vindusenheter ifølge oppfinnelsen.

I figur 1 omfatter en transparent, brannmotstandsdyktig vindusenhet i rekkefølge en første glassplate 1, et første sjikt av intumescent materiale 2, et glass av vitrøst materiale 3 med ru overflate, et andre sjikt 4 av intumescent materiale og en andre glassplate 5.

De to hovedflater 6 og 7 av den vitrøse plate 3 er rue og hele enheten er bundet sammen som et laminat ved bruk av det intumescente materiale i sjiktene 2 og 4 som bindemateriale i direkte, kontakt med de respektive vitrøse plater.

Figur 2 viser en hul vindusenhet ifølge oppfinnelsen omfattende en første laminert plate 8 som i sin tur består av en brannmotstandsdyktig plate ifølge oppfinnelsen med et første vitrøst sjikt 9 bundet til et sjikt 10 av intumescent materiale som i sin tur er direkte bundet til en glassplate 11 og danner den laminerte plate 8. Overflaten 12 av den

vitrøse plate 9 og som er eksponert, er glatt, mens flaten 13 som er i direkte kontakt med det intumescente sjikt 10, er ru. Den laminerte plate 8 holdes i en ikke vist ramme i en gitt avstand fra en andre plate som består av et enkelt sjikt eller en plate 14 av et vindusmateriale. I en første variant av den utførelsesform som er vist i figur 2 utgjør den laminerte plate 8 hele den flammemotstandsdyktige plate. I en andre variant er en andre ikke vist glassplate laminert til glassplaten 11 via et andre, heller ikke vist sjikt av intumescent materiale.

Figur 3 viser en andre hul vindusenhet ifølge oppfinnelsen omfattende et par av laminerte plater 8 (se figur 2) som holdes "rygg mot rygg" i en viss avstand. De referansetall som er benyttet i figur 2 er også benyttet i figur 3 for å angi respektive analoge elementer.

I tegningene og i de følgende eksempler har. hver vitrøse plateoverflate som er eksponert, det vil si hver overflate som ikke er i kontakt med et sjikt av intumescent materiale, en glatt, polert overflate for å begrense diffusjon av lys på overflaten og for å tillate god oppløsning av gjenstander som betraktes gjennom enheten.

Eksempel 1 (figur 1)

En laminert, transparent, brannmotstandsdyktig enhet fremstilles ifølge figur 1. To glassplater 1 og 5 er begge av vanlig soda-kalkglass og har begge en tykkelse på 3 mm. De to intumescente sjikt 2 og 4 er begge av hydratisert natriumsilikat. og har en tykkelse på 1 mm. Det benyttede natriumsilikat har et vektforhold SiOgrNagO på 3,4:1 og inneholder ca. 30 til 34 vekt-# vann. Det ruflatede vitrøse materiale som brukes for å tildanne platen 3 hadde en tykkelse på 4 mm og var av vitrokrystallinsk materiale tilgjengelig fra Schott Glaswerke under varemerket ROBAX. Dette materialet er basert på det ternære system LigO - AI2O3 - SiOg. Den prinsipale krystallinske fase er en fast oppløsning av p-quarts og det inneholder TiOg og ZrOg som kjernedannende midler, hver i vekt-andeler på mellom 0,8 og 3,0 %.

De to flater av det vitrokrystallinske materialet har en rugositet Rtm på mellom 0,4 og 0,6 um. Platen ble fremstilt ved en metode basert på det som er beskrevet under henvisning til figurene 1 til 3 i GB-PS 1 590 837. Sjiktene av intum-escentmateriale ble dannet in situ på de to glassplater og disse ble så lagt i direkte kontakt med to motsatte flater av den vitrokrystallinske plate 3. Sandwich-enheten som på denne måte ble oppnådd ble underkastet den varme- og trykkplan som er beskrevet i '837 for å binde sandwich-elementene sammen som et transparent laminat. Den dannede enhet var kvadratisk med sidekanter på 50 cm.

Denne enhet kan sammenlignes med en kjent enhet. I denne prøveenhet ble den 4 mm tykke vitrokrystallinske plate 3 erstattet med en plate av vanlig soda-kalkglass med tykkelse på 8 mm og hvert av det intumescente sjikt ble tildannet til en tykkelse på 1,8 mm i stedet for 8 mm. Den fremstilte enhet var 2,3 m høy og 1,35 m bred. Andre karakteristika ved fremstilling av enheten var de samme.

De to enheter ble rammet inn, begge på samme måte, og de ble montert i en ovn for utprøving i henhold til ISO 834-1975. Prøven ble avsluttet efter 3 timer. Resultatene fra prøven var som følger:

Således tilfredsstilte den innrammede enhet ifølge oppfinnelsen i henhold til dette eksempel standarden opp til REI-nivået i så og si like lang tid som prøve-enheten men tilfredsstilte standarden til RE-nivået gjennom hele prøvens varighet. Dette betyr en meget signifikant økning av den tid i hvilken enheten var i stand til å motstå gjennomgang av flammer og røk på tross av den betydelig lavere vekt pr. arealenhet for enheten ifølge eksemplet. I tillegg hadde enheten ifølge eksempelet meget gode egenskaper med henblikk på skjerming mot infrarød bestråling. Efter 180 minutter avga enheten ifølge eksemplet infrarød stråling ved en midlere verdi under 15 kW/m2 .

I en variant av dette eksempel var det vitrokrystallinske materialet som ble benyttet for tildanning av platen 3 det som er tilgjengelig fra Nippon Electric Glass under varemerket FIRELITE. Dette materialet hadde en meget tilsvarende overflaterugositet til det som er spesifisert tidligere i eksemplet. I en andre variant av dette eksemplet ble enheten fremstilt ved en prosess der sjiktene 2 og 4 av intumescent

materiale ble dannet in situ ved en avgassings- og bindings-prosess fra korn av natriumsilikat som beskrevet i GB-PS 2

023 452, særlig i eksempel 4, bortsett fra at kornstørrelsen for natriumsilikatet ble redusert og tykkelsen av dé dannede sjikt igjen var 1 mm. I en ytterligere variant hadde kornene som ble benyttet for å danne det hydratiserte natriumsilikatsjikt et vanninnhold mellom 23 og 25 vekt-#.

Eksempel 2 (figur 2)

En laminert, transparent brannmotstandsdyktig enhet fremstilles ifølge figur 2. Det skal først henvises til be-standdelene i den transparente, laminerte brannmotstandsdyktige plate 8 som i seg selv utgjør en enhet ifølge oppfinnelsen. Glassplaten 11 er av vanlig soda-lime-glass med tykkelse 3 mm. Intumescens-sjiktet 10 er av hydratisert natriumsilikat og har en tykkelse på 1 mm. Det benyttede natriumsilikat hadde et vektforhold SiOg^agO på 3,4:1 og inneholdt ca. 30 til 34 vekt-# vann. Det vitrokrystallinske materiale som ble benyttet for å tildanne platene 9 var 4 mm ROBAX® som angitt i eksempel 1. Før montering av enheten ble en overflate 12 av det ROBAX®-vitrokrystallinske materialet polert slik at overflaterugositeten ble redusert til R-j-m lik ca. 0,03 um, noe som ga en glatt overflate. Overflaten 13 for denne plate 9 som skulle bringes i direkte kontakt med det intumescente sjikt 10 hadde en rugositet R^m på mellom 0,4 og 0,6 pm.

En slik plate kan fremstilles ved en hvilken som helst av de metoder som er beskrevet i eksempel 1 under endring av alt som er nødvendig for å komme frem til den nettopp beskrevne struktur.

Platen 8 holdes i en ikke vist ramme i en flateavstand til en enkelt plate av vitrøst materiale 14. Denne enkle plate 14 kan være en plate av vanlig soda-kalkglass som eventuelt er tempret for å øke motstandsevnen mot mekanisk og termisk sjokk. En slik plate 14 kan for eksempel ha en tykkelse på 3 eller 4 mm. Platen 14 kan være tempret kjemisk eller termisk men jo tynnere platen er, jo mere er kjemisk tempring foretrukket i forhold til termisk tempring. Alternativt kan platen 14 bestå av et glass med en lav termisk ekspansjons-koeff isient, for eksmpel et borsilikat-, aluminosilikat-eller aluminoborsilikatglass for å redusere tendensen til termiske sjokk, eller den kan være av et vitrokrystallinsk materiale. Avstanden mellom platene 8 og 14 kan hensiktsmessig være 10 til 20 mm, for eksempel 12 mm. Interplate-avstanden kan fylles med tørr gass og det hele kan tettes på i og for seg kjent måte for å unngå kondensasjon men, i en slik forseglet utførelsesform, er det tilveiebragt en enveis ventil for å sikre unnslipping av slik tørrgass når den ekspanderer under innflytelse av en brann.

En slik enhet kan være montert med sin vitrokrystallinske plate 9 mellom de intumescente sjikt 10 og en hvilken som helst lokal kilde for ultrafiolett stråling for å forsinke aldring av sjiktet som fører til dannelse av mikrobobler. I en tykkelse på 5 mm har ROBAX® vitrokrystallinsk materiale en transmisivitet med henblikk på stråling med bølgelengder mellom 297,5 og 377,5 nm på kun 1,8 % slik at det kan danne en meget effektiv avskjerming for det intumescente materialet. Et annet egnet vitrokrystallinsk materiale for bruk i en slik enhet er tilgjengelig fra Nippon Electric Glass under varemerket FIRELITE. Dette materialet har en transmisivitet med henblikk på stråling med bølgelengder mellom 297,5 og 377,5 nm på 12,8 %. Det ville være vanlig å installere en slik enhet med den vitrokrystallinske plate mot solen.

En vindusenhet inneholdende enhetene ifølge eksempel 2 har meget effektive flammemotstandsdyktighetsegenskaper.

En vindusenhet omfattende et laminat av 4 mm ROBAX®, 1 mm silikat og 3 mm soda kalkglass med en avstand på 12 mm fra en andre glassplate med tykkelse 4 mm kan ha de følgende egenskaper når den andre glassplate er på brannsiden av enheten: REI ca. 15 minutter, RE ca. 120 minutter med en viss isolerende virkning. Med brannen på laminatsiden av enheten er egenskapene stort sett de samme men hvis den andre glassplate er kjemisk tempret bibeholder den omrammede enhet sin integritet for å tilfredsstille ISO 9051 opp til REI 30 minutters nivået.

Eksempel 3 (figur 3)

Det fremstilles en laminert, transparent brannmotstandsdyktig enhet i henhold til figur 3. Denne enhet består av to plater 8 (se figur 2 og eksempel 2), montert 1 en viss avstand i en ikke vist ramme "rygg mot rygg" slik at de vitrokrystallinske plater 9 utgjør de ytre sjikt i hele enheten og således beskytter det intumescente materialet fra aldringsvirkninger på grunn av ultrafiolett stråling fra begge sider av enheten.

En slik plate 8 kan fremstilles ved en hvilken som helst av de metoder som er spesifisert i eksempel 1 under endring av det som er nødvendig for å komme frem til den angitte struktur.

En vindusenhet omfattende enheten ifølge eksempel 3 er ekstremt effektiv med henblikk på å motstå brannpåvirkning. En struktur omfattende to laminater, hvert med 4 mm ROBAX®, 1 mm silikat og 3 mm sodakalk-glass i en avstand på 12 mm, bler montert i en ramme i en ovn for utprøving i henhold til ISO 834-1975. Enheten ble funnet å tilfredsstille ISO 9051 til REI-nivået for 60 minutter og tilfredsstilte standarden for RE-nivået for en periode på ut over 4 timer hvorefter prøven ble avbrutt.

Eksemplene 4 til 9

I varianter av de foregående eksempler ble det eller en ruflatet vitrøs plate 3, 9 tildannet av et vitrokrystallinsk material med den sammensetning og de egenskaper som er gitt i den følgende tabell:

I den foregående tabell er a den midlere lineære termiske ekspansjonskoeffisient i 10~^ K~^ over temperaturområdet 20 til 500° C hvis ikke annet er sagt, og PCP er den prinsipale krystallinske fase som vises ved den respektive sammensetning.

Sammensetningen i eksempel 7 ovenfor ble fremstilt i henhold til DE 1 596 863 (Jenaer Glaswerk Schott & Gen).

Eksempel 10

I en ytterligere variant ble den ruflatede vitrøse plate fremstilt fra et borsilikatglass med følgende sammensetning i vekt-#:

Et slikt borsilikatglass har en midlere lineær termisk ekspansjonskoeffisient på 3,13 x 10_<6>K~<1> over temperaturområdet 0 til 300"C.

Claims (25)

1. En transparent, brannmotstandsdyktig vindusenhet omfattende minst et sjikt av intumescent materiale bundet til minst et strukturelt sjikt i enheten, karakterisert ved at enheten omfatter minst et sjikt av vitrøst materiale med en midlere koeffisient for den lineære termiske ekspansjon over et temperaturområde fra 20 til 300°C som ikke er over 7,5 x Kr6K-1, idet dette sjikt (herefter kalt "sjiktet med ru overflate") har en ru overflate med en R-^ m ikke mindre enn 0,1 um, hvortil sjiktet av intumescent materiale direkte er bundet.

2. Enhet ifølge krav 1,karakterisert ved at det eller hvert sjikt av intumescent materiale er anordnet i sandwich mellom og direkte bundet til to vitrøse plater.

3. Enhet ifølge krav 2, karakterisert ved a t det eller minst et av de intumescente sjikt er anordnet i sandwich mellom et nevnt ruflatet sjikt og et glass-sjikt.

4. Enhet ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at den omfatter et nevnt ruflatet sjikt med to rue overflater og som er anordnet i sandwich mellom og direkte bundet til to sjikt av intumescent materiale.

5. Enhet ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at enheten omfatter et nevnt ruflatet sjikt med en eksponert overflate som er glatt.

6. Enhet ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det ruflatede sjikt har en midlere lineær termisk ekspansjonskoeffisient over temperaturområdet 20 til 300°C som ikke er større enn 3,5 x 10-6K-<1>.

7. Enhet ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at minst nevnte ruflatesjikt er et sjikt av vitrokrystallinsk materiale.

8. Enhet ifølge krav 7, karakterisert ved a t det ruflatede sjikt har en midlere lineær termisk ekspansjonskoeffisient over temperaturområdet 20 til 600°C som ikke er større enn 1 x 10_<6>K_<1>.

9. Enhet ifølge krav 7 eller 8, karakterisert ved at den prinsipale krystallinske fase i materialet i det ruflatede vitrokrystallinske sjikt er en fast oppløsning av p<->quarts.

10. Enhet ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 9, karakterisert ved at materialet i det ruflatede vitrokrystallinske sjikt inneholder TiOg og ZrOg som kjernedannende midler, begge i vektandeler fra 0,8 til 3 li.

Enhet ifølge et hvilket som helst av kravene 7 til 10, karakterisert ved at enheten omfatter et nevnt ruflatet sjikt av vitrokrystallinsk materiale som inneholder alkalimetallatomer der den tallmessig største andel av disse atomer er litiumatomer.

12. Enhet ifølge krav 11, karakterisert ved a t enheten omfatter et nevnt sjikt av vitrokrystallinsk materiale som er basert på det ternære system LigO - AI2O3-Si02.

13. Enhet ifølge et hvilket som helst av de foregående krav, karakterisert ved at det intumescente materialet omfatter hydratisert natriumsilikat.

14. Fremgangsmåte for fremstilling av en transparent, brannmotstandsdyktig vindusenhet som omfatter tildanning av en sandwich-enhet fra et antall vitrøse sjikt med suksessive vitrøse sjikt i kontakt med et mellomliggende sjikt av intumescent materiale og å underkaste denne sandwich-enhet varme- og trykkbetingelser for å avgasse intersjikt-rommene i sandwich-enheten og å bringe enheten til sammenbinding som et transparent laminat, og fremgangsmåten karakteriseres ved at det som minst et av de vitrøse sjikt benyttes et sjikt av vitrøst materiale med en midlere lineær termisk ekspansjons-koeff isient over temperaturområdet 20 til 300° C som ikke er større enn 7,5 x 10~<6>K_<1>, idet sjiktet (herefter kalt "sjiktet med ru overflate"), har en ru overflate med en R-^ ikke mindre enn 0,1 pm i kontakt med et nevnt sjikt av intumescent materiale.

15. Fremgangsmåte ifølge krav 14, karakterisert ved at det eller minst et av de intumescente sjikt er anordnet i sandwich mellom et nevnt ruflatet sjikt og et glass-sj ikt.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 14 eller 15, karakterisert ved at enheten omfatter et nevnt ruflatet sjikt med to rue overflater og som er anordnet i sandwich mellom og direkte bundet til to sjikt av intumescent materiale.

17. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 14 til 16, karakterisert ved at enheten omfatter et nevnt ruflatet sjikt med en eksponert overflate som er glatt.

18. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 14 til 17, karakterisert ved at det ruflatede sjikt har en midlere lineær termisk ekspansjonskoeffisient over temperaturområdet 20 til 300°C som ikke er større enn 3,5 x 10-6K"<1>.

19. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 14 til 18, karakterisert ved at minst nevnte ruflatede sjikt er et sjikt av vitrokrystallinsk materiale.

20. Fremgangsmåte ifølge krav 19, karakterisert ved at det ruflatede sjikt har en midlere lineær termisk ekspansjonskoeffisient over temperaturområdet 20 til 600"C som ikke er større enn 1 x 10~^K_<1>.

21. Fremgangsmåte ifølge krav 19 eller 20, karakterisert ved at den prinsipale krystallinske fase i materialet i det ruflatede vitrokrystallinske sjikt er en fast oppløsning av p<->quarts.

22. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 19 til 21, karakterisert ved at materialet i det ruflatede vitrokrystallinske sjikt inneholder Ti02 og Zr02 som kjernedannende midler, hegge i vektandeler fra 0,8 til 3

23. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 14 til 22, karakterisert ved at nevnte enhet omfatter et nevnt sjikt av vitrokrystallinsk materiale som inneholder alkalimetallatomer der i det minst den tallmessig største andel er litiumatomer.

24. Fremgangsmåte ifølge krav 23, karakterisert ved at enheten omfatter et nevnt sjikt av vitro-krystallinsk materiale som er basert på det ternære system Li20 - A1203 - Si02.

25. Fremgangsmåte ifølge et hvilket som helst av kravene 14 til 24, karakterisert ved at det intumescente materiale omfatter hydratisert natriumsilikat.