WO2006087121A1 - Transparente brandschutzverglasung mit uv-stabilisierter brandschutzschicht, verfahren zu deren herstellung und deren verwendung - Google Patents

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WO2006087121A1
WO2006087121A1 PCT/EP2006/001065 EP2006001065W WO2006087121A1 WO 2006087121 A1 WO2006087121 A1 WO 2006087121A1 EP 2006001065 W EP2006001065 W EP 2006001065W WO 2006087121 A1 WO2006087121 A1 WO 2006087121A1
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WO
WIPO (PCT)
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fire
protection
solution
formulation
resistant glazing
Prior art date
Application number
PCT/EP2006/001065
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English (en)
French (fr)
Inventor
Gerrit Panzner
Rüdiger FREITAG
Karin Rauch
Udo Dieckmann
Original Assignee
Schott Ag
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Publication date
Application filed by Schott Ag filed Critical Schott Ag
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09K—MATERIALS FOR MISCELLANEOUS APPLICATIONS, NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE
    • C09K21/00—Fireproofing materials
    • C09K21/02—Inorganic materials
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B17/00—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres
    • B32B17/06—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material
    • B32B17/069—Layered products essentially comprising sheet glass, or glass, slag, or like fibres comprising glass as the main or only constituent of a layer, next to another layer of a specific material of intumescent material

Definitions

  • the invention relates to a transparent fire-resistant glazing with UV-stabilized fire protection layer, process for their preparation and their use.
  • the UV-stabilized fire-resistant glazing comprises at least two panes which are arranged at a defined distance from one another and form a gap, wherein at least the fire-side pane is designed as a glass or glass-ceramic pane and a fire-resistant layer in the form of a fire-resistant layer is contained in the intermediate space, having optionally mixed with organic additives alkali metal silicates.
  • fire-resistant glazing generally refers to components consisting of one or more light-transmissive systems built into a frame with brackets and gaskets Specification of their fire resistance duration in minutes (eg El 30, El 90, E 30). Glazings prevent only the spread of fire and smoke for the corresponding time. El glazing must also prevent the passage of heat radiation.
  • the fireproof glazings of the prior art are often based on a structure in which the filling contained in the pane spacing, comprising a solid hydrous alkali metal silicate, which contains about 12 wt .-% to 50 wt .-% water, obtained by drying a water-rich alkali metal silicate solution becomes.
  • the filling layer is accordingly applied, for example, to the glass pane and dried thereon to a certain residual water content.
  • the glass pane exposed to the heat shatters while the filling layer of the alkali silicate is inflated to a foam layer with evaporation of the water contained in it, which further heat transfer reduced.
  • the combination of the cooling effect with the evaporating water and the insulating effect of the foam results in the actual fire protection function.
  • a further possibility of protection is the application of thin filter layers on the outer glass pane, as described, for example, in EP 1 398 147 A1, in which a transparent TiO 2 layer is provided on at least one side of a fire protection layer, or in WO 99/35102, in which In front of a fire-resistant intumescent fire protection layer is a UV-absorbing layer which has an aminosilane compound with amide bonds. In this case too, a large part of the incident UV radiation is absorbed in front of the fire protection layer.
  • the considerable effort involved in applying and processing these filter layers precludes their effective use.
  • the invention is based on the object to avoid the disadvantages of the prior art, without adversely affecting the optical properties, the external appearance and the applications of fire-resistant glazing.
  • the silicate layer contained in the fire protection layer should be stabilized against damage as a result of UV radiation and the effect of temperature without additional filters, complex drying processes or interventions in the fire protection-effective basic formulation. It should be prevented damage to such layers by prolonged exposure to UV radiation and temperature, ie the high transparency and the good
  • the optical properties of the fire protection layer should be maintained practically throughout the life of the fire-resistant glazing.
  • a transparent fire-resistant glazing comprising at least two panes, which are arranged with a defined distance from each other and form a gap, wherein at least the fire-side disc designed as a glass or glass ceramic disc and in the space a foaming in case of fire Layer in the form of a fire-resistant layer containing optionally mixed with organic additives alkali metal silicates, wherein in the intumescent layer to increase the long-term stability of the glass composite, a UV protection formulation is included, comprising one or more system compatible UV absorber or a combination of one or more system compatible UV absorber with one or more radical scavengers.
  • the invention relates to a fire-resistant glazing in which a layer which foams in the event of fire is contained in the intermediate space between the panes, which layer is composed mainly of UV-stabilized optionally organically modified alkali water glass.
  • the invention is therefore based on the finding that the fire protection layer can be effectively protected from the damaging UV radiation by the addition of small amounts of one or more strongly UV-absorbing substances (UV absorbers or UV absorbers and radical scavengers).
  • UV absorbers or UV absorbers and radical scavengers one or more strongly UV-absorbing substances
  • UV absorbers find versatile application as an additive in organic materials, such as in polymers.
  • the UV absorbers commonly used as polymer additives according to the prior art can not be introduced into the strongly alkaline medium of the alkali metal silicates or form no ⁇ -electron resonance system and thus lose their effectiveness. Therefore, they can not be used for long-term stabilization.
  • system-compatible UV protection formulations when system-compatible UV protection formulations are used, stable and efficient UV absorbers or UV absorbers and free-radical scavengers can be introduced into the system which retain their effectiveness and protective capability over a long period of time.
  • the fire-resistant glazing invention thus has the advantage of high UV radiation and temperature resistance.
  • system-compatible is to be understood as meaning those formulations or compounds which can be used in the strongly alkaline medium of the alkali metal silicates.
  • system-compatible UV absorbers are not particularly limited, provided that they meet the above requirement with regard to the stability in a strongly alkaline medium and have the required UV absorption properties.
  • UV absorbers and free-radical scavengers known to the person skilled in the art can be used.
  • the UV absorbers are particularly preferably selected from the following group of chemical compounds: benzotriazoles, cinnamic esters and / or substituted acrylic esters of the following general formula:
  • R 1 represents H or OR 3 ;
  • R 2 represents p-hydroxyphenyl which is unsubstituted or substituted in m and m '
  • R 3 and R 4 represent a branched or unbranched alkyl radical having 1 to 10 carbon atoms.
  • UV absorbers of the substance group of benzotriazoles, cinnamic esters or substituted acrylic esters, an extinction of> 0.6 in the absorption maximum and thus optimum UV protection is achieved even at very low absolute concentrations of 10 mg / l.
  • the particularly valuable property of these UV formulations is also their spectral transparency, which can be adjusted as required by recipe variants so that the value of the spectral transparency below 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm or 400 nm to ⁇ 3 , 0% drops. This means that no UV radiation is allowed to pass through below the specified wavelengths. This property can be adjusted for layer thicknesses of about 100 microns to about 5000 microns.
  • the amount of UV absorber in the intumescent layer is therefore preferably in the range of about 0.001 to about 5 wt .-%.
  • the intumescent layer additionally contains radical scavengers for increasing the long-term stability of the laminated glass composites.
  • radical scavengers include: Radikalf Kunststoffer the types sterically hindered amines, tocopherols or acrylic acid esters.
  • radical scavengers By adding radical scavengers, a further increase in long-term stability is achieved.
  • Very particular preference is given to using mixtures of one or more UV absorbers and one or more radical scavengers.
  • the radical scavenger (s) are preferably contained in the intumescent layer in an amount of about 0.001% to about 2% by weight.
  • organic additives for production and fire-technical reasons, the use of organic additives is preferred.
  • polyhydric alcohol or one or more sugars or mixtures thereof may be added to the intumescent layer or fire protection layer to extend the resistance time of the fire-resistant glazing.
  • polyhydric alcohols are to be understood as meaning the alcohols known to the person skilled in the art having two or more hydroxyl groups, for example glycerol, glycol, polyhydric butanols, polyethylene glycol of all degrees of polymerization known to the person skilled in the art, including sugar alcohols such as, for example, mannitol or sorbitol
  • suitable sugars are mono-, di- and polysaccharides, by way of example sucrose.Of course, it is also possible to use mixtures of two or more alcohols together with one or more sugars.
  • the said organic additives from the group of polyhydric alcohols may be used to make the intumescent layer in amounts of up to about 30% by weight.
  • the polyhydric alcohols for example, support the rapid drying of the fire protection layer without cracking, so that thicker transparent layers can be formed with relatively short drying times.
  • Preferred organic additives are, for example, the organic additives selected from the group consisting of polyhydric alcohols and their esters, sugars, silicone ethers, organic or inorganic acids, and ketones, in particular glycerol, glycol, glycol esters, polyhydric butanols and their esters, sorbitol, Mannitol, polyethylene glycols, sucrose and mixtures thereof ⁇
  • the organic additives are contained in the intumescent layer at levels of from about 0.1 to about 30 percent by weight.
  • the optionally organically modified, alkali water glass used in the fire protection layer may contain, for example, Na silicates, K silicates or Li silicates, or mixtures thereof.
  • the mixing ratio depends on the desired optical properties and the set thickness.
  • the band protection layer in the form of the intumescent layer on fire contains a residual water content of about 10 to about 35% by weight.
  • a fire-resistant glazing according to the invention in order to further increase the long-term stability to UV radiation, to improve the UV absorption in the short-wave range and to achieve a color effect, a defined amount of one or more of the metal oxides selected from the group consisting of chromium oxide, cobalt oxide, nickel oxide, titanium oxide, iron oxide, manganese oxide in a silicate to metal oxide ratio of 1: 0.0009 to 1: 0.1.
  • Particularly preferred metal oxides are Cr 2 O 3 , Co 2 O 3 , TiO 2 and Fe 2 O 3 .
  • the yellowish inherent color of the offset with UV protection formulation fire protection gel is compensated by the addition of alkali-resistant color pigments in the finest distribution or of dyes;
  • alkali-resistant color pigments in the finest distribution or of dyes;
  • all types of ultramarine pigments, methylene blue or iron or tungsten silicates are particularly suitable in order to achieve a basic coloration of the layers from yellowish, reddish to bluish.
  • the invention also provides a fire protection layer which foams in the event of fire and optionally has alkali metal silicates mixed with organic additives, one or more system-compatible UV absorbers or a combination of one or more system compatible UV absorbers with one or more radical scavengers.
  • the obtained fire protection layers form very effective fire barriers and are transparent before the fire breaks out.
  • the layer foams and swells, forming an opaque porous body which is highly thermally insulated and adhered to the glass or glass-ceramic material, i. the fractions of the slices created by the heat remain in their position, are held by the foamed filling layer and develop their effect against heat and smoke.
  • Layers starting from a thickness of 0.1 mm can already provide a satisfactory barrier to fire, if stronger fire protection is required, the layer thickness or the number of layers can be increased.
  • layer thicknesses of 0.1 mm to 5 mm are set.
  • the invention likewise provides a process for producing a transparent fire-resistant glazing, as described above, with the following steps:
  • alkali silicate solution and optionally at least one polyhydric alcohol and one or more other organic additives;
  • step (b) adding a UV protection formulation to the solution of the fire protection gel (I) obtained in step (a), the UV protection formulation comprising:
  • a solution of a fire protection gel comprising an alkali metal silicate solution, and optionally at least one polyhydric alcohol and one or more other organic additives;
  • system compatible UV absorbers or a combination of one or more system compatible UV absorbers with one or more radical scavengers
  • step (d) applying the solution obtained in step (c) to a disc and drying to the desired residual water content.
  • Variant 1 according to the invention takes place with the steps:
  • step (a3) thermal treatment of the solution obtained in step (a2) at elevated temperatures in the range of about 3O 0 C to about 100 0 C to produce the UV-protection formulation in (partially) crosslinked form.
  • Variant 2 according to the invention takes place with the steps:
  • step (b3) thermally treating the solution obtained in step (b2) at higher temperatures in the range of about 30 0 C to about 100 0 C to obtain the UV protection formulation in (partially) crosslinked form.
  • a solution of a fire protection gel (I) is first prepared in step (a).
  • one or more polyhydric alcohols and optionally one or more suitable organic additives may be included.
  • a UV protection formulation is added, which can be prepared according to one of the two variants of the invention.
  • a solution of a fire protection gel (II) is prepared (step (a1) or an existing fire protection gel (II), which was purchased, for example, is brought into solution or used in solution (step (b1)).
  • II) represents a proportion of the total amount of fire protection gel (Ml) used in total and may be identical with this, but this is not necessary.
  • One or more UV absorbers or a combination of one or more system-compatible UV absorbers with one or more radical scavengers and optionally one or more further organic additives are then added to this solution of the fire protection gel (II) in step (a2) or (b2).
  • the UV protection formulation accordingly comprises a concentrate which comprises: the solution of a fire protection gel (II) which represents a proportion of the total amount used in the production of the transparent fire-resistant glazing, comprising an alkali silicate solution, one or more system-compatible UV absorbers or a combination of one or more several system-compatible UV absorber with one or more radical scavengers, and optionally at least one polyhydric alcohol and optionally one or more further organic additives.
  • a fire protection gel II
  • the preparation of the UV protection formulation is advantageously carried out in such a way that one or more alkali-resistant system compatible UV absorber or a combination of one or more system-compatible UV absorber with one or more radical scavengers and optionally one or more further organic additives are added to the alkali metal silicate and the Polyhydric alcohol content is increased so much that a clear solution of the UV protection formulation is obtained.
  • a "clear" solution does not mean a "true” solution but a colloidally disperse system which has the appearance of a true solution for the viewer.
  • the alkali silicate solution used for the UV protection formulation may contain, for example, Na silicates, K silicates or Li silicates, or mixtures thereof.
  • the composition of the alkali solution of the UV protection formulation, ie the solution of the fire protection gel (II) can with the composition of the Solution of the fire protection gel (I) to which the UV protection formulation is added later in the process to be identical or different; preferred is the identical composition.
  • the solution can also be added alkaline earth silicates.
  • the UV protection formulation prepared according to the present invention may contain one or more sugars, one or more esters of polyhydric alcohols, such as glycol esters or glycerol esters, one or more organic or polyhydric alcohols, such as polyethyleneglycols of various chain lengths, polyhydric butanols or glycol inorganic acids and ketones or mixtures of said compounds. Even with silicone ethers, mixable concentrates are very easily obtained with the fire protection gel.
  • esters of polyhydric alcohols such as glycol esters or glycerol esters
  • organic or polyhydric alcohols such as polyethyleneglycols of various chain lengths, polyhydric butanols or glycol inorganic acids and ketones or mixtures of said compounds.
  • the additives mentioned can be added either to the UV protection formulation or into the finished solution of the fire protection gel (Ml) before drying.
  • the amounts used are preferably in the ranges already described.
  • one or more wetting agents are added to the UV protection formulation or the solution of the fire protection gel (II), preferably the UV protection formulation, in order to allow rapid metered addition to the fire protection gel (II).
  • the addition of wetting agents takes place in very low concentrations.
  • the long-chain salts of sulfonic acids are suitable.
  • the wetting agent (s) may, for example, be selected from alkyl and aryl sulfonates having chain lengths of C 6 to C 22 .
  • the UV protection formulation comprises or consists essentially of the following components:
  • alkali silicates about 1 to about 50 weight percent UV absorber, about 0 to about 25 weight percent free radical scavenger, about 1 to about 50 weight percent organic additive / s thereof, for example 1 to about 50 weight percent polyhydric alcohol, about 0.001 to about 2 weight percent surfactant, and about 5 to about 30 weight percent water.
  • the UV protection formulation obtained in step (a2) or (b2) is thermally post-treated in the subsequent step (a3) or (b3) for a specific time, so that crosslinking takes place with the UV protection formulation.
  • the UV-protection formulation is thermally treated at higher temperatures in the range of about 3O 0 C to about 100 0 C.
  • the thermal treatment is carried out for at least about 30 minutes and at most about 24 hours.
  • a further increase in the long-term stability can be achieved by adding at least one radical scavenger.
  • Suitable examples of radical scavengers and the preferred levels have already been mentioned.
  • the UV protection formulation obtained in step (a3) or (b3) is metered into a solution of a fire protection gel (I).
  • the fire protection gel (I) is an organically modified alkali metal silicate solution according to the prior art.
  • composition of the alkali solution of the fire protection gel (I) is, as already explained, preferably identical to that of the UV protection formulation (fire protection gel (II)).
  • the UV protection formulation is mixed with the solution of the fire protection gel (I) in a ratio of 1: 5 to 1: 200 with stirring.
  • the intumescent layers according to the invention are then obtained in the fire-resistant glazing by applying the solution obtained in step (c) to a disk and drying to the desired residual water content.
  • the intumescent layer or fire protection layer adheres to the material of the disc (s) after drying.
  • a "pane” should not be understood as a restriction to a specific material or a specific shape, but in addition to glass panes, glass ceramic panes, plastic panes may also be used which may have a round, oval or angular shape and various dimensions.
  • the transparent fire-resistant glazing produced by the method according to the invention is made up of at least two panes, of which at least the fire-side pane is designed as a glass or glass-ceramic pane and in the space between which a layer intumescent in the event of fire is contained in the form of a fire protection layer.
  • a fire protection layer is thus sandwiched by 2 discs.
  • Such a fire-resistant glazing according to the invention may have, in addition to the two panes, further panes which are connected at a distance and with suitable filling layers.
  • the design of the fire-resistant glazing is fundamentally arbitrary within the scope of the invention, for which purpose arrangements known in practice can be used, i. more than 2 panes and / or more than one fire protection layer can be used.
  • the invention also relates to a use of transparent fire-resistant glazing in a variety of applications, eg for door and Window glazings, fire doors, smoke doors, partitions, cladding, skylights and the like.
  • fire-resistant glazings are made available in which the fire-protection layer is protected against UV radiation in such a way that it has permanently good optical properties which are maintained practically over the lifetime of the glazing.
  • a good fire resistance is provided.
  • the fire-resistant glazing invention thus has the advantage of high UV radiation and temperature resistance.
  • radical scavengers By adding radical scavengers, a further increase in long-term stability can be achieved.
  • UV protection formulations in optionally organically modified silicate-containing fire protection layers according to the invention therefore leads to a considerable improvement in the aging stability to UV radiation and the effect of temperature.
  • Figure 1 shows a simplified flow diagram of the inventive method
  • FIGS. 2 and 3 show the transmission in% plotted against the
  • Wavelength in nm when comparing a fire protection gel without and with UV protection according to the invention Wavelength in nm when comparing a fire protection gel without and with UV protection according to the invention.
  • FIG. 1 shows the two variants according to the invention for the preparation of the UV protection formulation and also the method according to the invention for producing the transparent fire-resistant glazing.
  • a solution of a fire protection gel (II) is prepared.
  • This essentially comprises an alkali silicate solution, optionally at least one polyhydric alcohol and organic additives.
  • an alkali silicate solution optionally at least one polyhydric alcohol and organic additives.
  • one or more UV absorbers or one or more UV absorbers and one or more free radical scavengers, and optionally further additives are added to obtain the UV protection formulation.
  • the second variant according to the invention differs from the first variant in that a ready-made solution of a fire protection gel (II) can already be assumed.
  • UV-protection formulation in the form of a concentrate to a temperature treatment is then subjected, for example, h in the range of about 3O 0 C to about 100 0 C for at least about 30 min. And not more than about 24, to a (partially ) to obtain crosslinked UV protection formulation.
  • This (partially) crosslinked UV protection formulation is then used to prepare the transparent fire-resistant glazing and added to a solution of a fire protection gel (I) which contains in the usual way an alkali metal silicate solution and optionally at least one polyhydric alcohol and additives.
  • a fire protection gel (Hl) with UV protection results in the solution of a fire protection gel (Hl) with UV protection, which leads after appropriate pouring, drying and laminating on a pane to a fire-resistant glazing with one or more layers of a UV-protected fire protection gel (l + ll).
  • composition of the prepared fire protection gel is as follows:
  • composition of the UV protection formulation is as follows:
  • UV absorber semaSORB 9815 12.5 g of UV absorber semaSORB 9815 and 2.0 g of Irganox 1135 radical scavenger.
  • polyethylene glycol is mixed with 200 g of fire protection gel at room temperature in the order given and the finely crystalline UV absorber added. Now is heated in a bath with constant stirring with a paddle at about 20 U / min to 8O 0 C and left for 3 hours at this temperature. Upon reaching the 80 ° C mark the radical scavenger is added and the Stir at 30 rpm, accelerate. After there is no visible residue in the vessel, it is returned to 20 rpm.
  • the mixture is cooled to room temperature and the clear formulation of the concentrate is ready for use.
  • the concentrate is mixed in a ratio of 1:50 with stirring with the fire protection gel.
  • the UV absorber-containing fire protection gel thus prepared is degassed and dried on glass plates to intumescent layers. At a layer thickness of 350 microns, the spectral data are measured, as they emerge from Figure 2.
  • FIG. 2 shows the transparency function of the UV protective layer, wherein a clear effect of the inventive fire protection gel with UV protection against a fire protection gel without UV protection is apparent.
  • the UV stability of the UV-protected layer laminated with a glass pane is determined in comparison with a standard layer without UV absorber. While bubbles form in the unprotected sample after 40 to 50 hours, the UV-protected layer does not show visually visible damage after more than 500 hours.
  • the composition of the fire protection gel is as follows:
  • composition of the UV protection formulation is as follows:
  • the 20 g glycerol are mixed with 50 ml NaOH and the UV absorber added. Now 3 minutes is dispersed in the disperser at 20 U / min and this dispersion is added to the 200 g of the fire protection gel and the radical scavenger added. After vigorously stirring for 20 minutes (about 800 rpm), the concentrate is left at 80 ° C. for 2 hours.
  • the mixture is cooled to room temperature and the clear formulation of the concentrate is ready for use.
  • the concentrate is mixed in a ratio of 1:20 with stirring with the fire protection gel.
  • the UV absorber-containing fire protection gel thus prepared is degassed and dried on glass plates to an intumescent layer. At a layer thickness of 350 microns gives the spectral data according to Figure 3. This shows a clear difference from the fire protection gel according to the invention with UV protection over a conventional fire protection gel without UV protection.
  • the UV stability of the UV-protected layer laminated with a glass pane is determined in comparison with a standard layer without UV absorber. While bubbles form in the unprotected sample after 40 to 50 hours, the UV-protected layer does not show visually visible damage after more than 500 hours.

Abstract

Die Erfindung betrifft eine transparente Brandschutzverglasung, umfassend mindestens 2 Scheiben, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden, wobei zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt und im Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist, die gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist, wobei in der aufschäumenden Schicht eine UV-Schutzformulierung enthalten ist, umfassend ein oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern. Gegenstand der Erfindung ist auch ein Verfahren zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung und deren Verwendung sowie 2 Verfahrensvarianten zur Herstellung der UV-Schutzformulierung. Die Verwendung von UV-Schutzformulierungen in gegebenenfalls organisch modifizierten silikathaltigen Brandschutzgelen führt zu einer erheblichen Verbesserung der Alterungsstabilität gegenüber UV-Strahlung und Temperatureinwirkung.

Description

Transparente Brandschutzverglasung mit UV-stabilisierter Brandschutzschicht, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung
Die Erfindung betrifft eine transparente Brandschutzverglasung mit UV-stabilisierter Brandschutzschicht, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung. Die UV-stabilisierte Brandschutzverglasung umfasst mindestens 2 Scheiben, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden, wobei zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt und im Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist, die gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist.
Herkömmliche Fenstergläser sind als Feuerschutzbarrieren ungeeignet, weil sie bei jeder stärkeren thermischen Belastung zerplatzen. Das Feuer und die entstehende Wärmestrahlung können sich ungehemmt ausbreiten. Der Grund dafür liegt in ihrem relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ihrer relativ geringen Zugfestigkeit.
Um das Bersten von Glasscheiben durch Feuer für längere Zeit zu verhindern, werden daher sogar Drahtgeflechte in 6-8 mm dicke Scheiben eingebracht, die auch nach dem Glasbruch das Gefüge zusammenhalten. Deren Einsatzmöglichkeit ist jedoch aufgrund der verminderten Lichtdurchlässigkeit auf Trennwände, Türen und Oberlichter beschränkt. Mittlerweile wurden eine Reihe von drahtlosen Brandschutzgläsern entwickelt, die auch für den Fensterbau geeignet sind.
Unter dem Begriff „Brandschutzverglasungen" werden im allgemeinen Bauteile verstanden, die aus einem oder mehreren lichtdurchlässigen Systemen bestehen, die mit Halterungen und Dichtungen in einen Rahmen eingebaut sind. Hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsklassen unterscheidet man El- und E-Verglasungen. Derartige Verglasungen werden zusätzlich durch die Angabe ihrer Feuerwiderstandsdauer in Minuten charakterisiert (z.B. El 30, El 90, E 30). E- Verglasungen verhindern für die entsprechende Zeit nur die Ausbreitung von Feuer und Rauch. El-Verglasungen müssen zusätzlich den Durchtritt der Wärmestrahlung verhindern.
Als El-Verglasungen sind heute kombinierte Systeme von Brandschutzscheiben und Füllschichten zwischen den Scheiben üblich. Bei dieser Mehrscheibenverglasung schäumt die Füllschicht im Brandfall auf und wirkt dadurch als Hitzeschild. Diese Füllschichten können sowohl organischer als auch anorganischer Natur sein oder eine Kombination aus beidem darstellen. Ihre Aufgabe ist die Verzögerung des Wärmedurchganges zum einen durch endotherme Prozesse, wie z.B. Verdampfung in den Füllschichten, zum anderen die Bildung eines isolierenden Rückstandes, wie z.B. Schaum, der gut am Glas anhaften sollte.
Im Stand der Technik gibt es bereits zahlreiche Vorschläge für Brandschutzgläser:
In mehreren Patenten (GB 1 518 958, GB 2 199 535, US 4 451 312, US 4 626 301 , US 5 766 770) werden auf Wasserglas basierende Brandschutzschichten, gegebenenfalls mit organischen Zusätzen aus der Gruppe der mehrwertigen Alkohole, beschrieben. Es kommen Natrium, Kalium und Lithium enthaltende Wasserglaslösungen mit unterschiedlichen SiO2:M2θ-Verhältnissen (M steht für Alkali) zum Einsatz.
Die Brandschutzverglasungen aus dem Stand der Technik gehen häufig von einem Aufbau aus, bei dem die im Scheibenabstand enthaltene Füllung, umfassend ein festes wasserhaltiges Alkalisilikat, welches etwa 12 Gew.-% bis 50 Gew.-% Wasser enthält, durch Trocknung einer wasserreichen Alkalisilikatlösung erhalten wird. Zum Herstellen von Brandschutzverglasungen dieses Aufbaus wird demnach die Füllschicht zum Beispiel auf die Glasscheibe aufgebracht und auf dieser bis zu einem gewissen Restwassergehalt getrocknet. Im Brandfall zerspringt die der Hitzeeinwirkung ausgesetzte Glasscheibe, während die Füllschicht aus dem Alkalisilikat unter Verdampfen des in ihr enthaltenen Wassers zu einer Schaumschicht aufgebläht wird, die den weiteren Wärmedurchgang verringert. Aus der Kombination des Kühleffektes durch das verdampfende Wasser und der isolierenden Wirkung des Schaumes resultiert die eigentliche Brandschutzfunktion.
Die marktüblichen El-Verglasungen mit auf Wasserglas basierenden Brandschutzschichten weisen im praktischen Einsatz jedoch erhebliche Nachteile auf: Unter Einwirkung von ultravioletter Strahlung und Temperatur kommt es zur Bildung von Blasen und Trübungen, die den optischen Eindruck der Verglasung erheblich schädigen. Dabei ist es unerheblich, ob die Strahlungsquelle natürlicher (z.B. Sonneneinstrahlung) oder künstlicher Art (z.B. Halogenlampen) ist. Dieses auch als Alterung bezeichnete Phänomen bei Verwendung von hydratisierten Silikatschichten zerstört im Laufe der Zeit nachhaltig die optischen Eigenschaften, wodurch die Transparenz verloren geht.
Aus der Praxis ist ebenfalls bekannt, der Brandschutzschicht organische Zusätze in Form von mehrwertigen Alkoholen und verschiedenen Zuckerarten aus produktionstechnischen Gründen und zur Verlängerung der Widerstandszeit der Brandschutzgläser zuzusetzen. Dies führt jedoch zu einer noch größeren Empfindlichkeit gegenüber UV-Strahlen, was unter Entwicklung feiner Blasen oder Mikrobläschen zur gänzlichen Trübung der Brandschutzschicht beitragen kann.
Es ist demnach erforderlich, die Brandschutzschichten entsprechend vor UV- Strahlung zu schützen. Es gibt zahlreiche Vorschläge im Stand der Technik, dieses Problem zu lösen:
In einer bekannten Standardanwendung erfolgt dies in der Regel durch das Vorblenden eines Verbundsicherheitsglases, welches eine UV-absorbierende PVB-Folie enthält. Die Exposition der Brandschutzschichten wird dadurch wesentlich verringert. Diese technische Lösung führt jedoch zu einer höheren Bauteildicke, die unerwünscht ist, ohne dass die Brandwiderstandszeit deutlich erhöht wird. Eine weitere Schutzmöglichkeit ist das Aufbringen dünner Filterschichten auf der Außenglasscheibe, wie beispielsweise in der EP 1 398 147 A1 beschrieben, in der auf wenigstens einer Seite einer Brandschutzschicht eine transparente TiÜ2- Schicht vorgesehen ist, oder in der WO 99/35102, in der sich vor einer im Brandfall aufschäumenden Brandschutzschicht eine UV-absorbierende Schicht befindet, die eine Aminosilanverbindung mit Amidbindungen aufweist. Auch in diesem Fall wird ein Großteil der einfallenden UV-Strahlung vor der Brandschutzschicht absorbiert. Der erhebliche Aufwand beim Aufbringen und Verarbeiten dieser Filterschichten steht der effektiven Nutzung jedoch entgegen.
Alternativ zu dem beschriebenen Schutz der Brandschutzschichten vor der einfallenden UV-Strahlung wird versucht, die UV-Stabilität der aufschäumenden Schicht durch spezielle Behandlungen und Verfahren während der Fertigung zu verbessern. In der DE 3 012 969 und der DE 3 227 057 werden aufwendige Trocknungsverfahren beschrieben, die ohne Gelmodifikation zu einer verbesserten UV-Stabilität führen.
Eine weitere Möglichkeit der Stabilitätsverbesserung besteht nach der EP 0 705 685 in der Einführung von Kaliumwasserglas in das Natronwasserglas. Dabei verringert sich die Brandwiderstandszeit, was durch aufwendige Maßnahmen kompensiert werden muss.
Ausgehend von dem oben geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, ohne die optischen Eigenschaften, das äußere Erscheinungsbild und die Einsatzmöglichkeiten einer Brandschutzverglasung nachteilig zu beeinflussen. Hierbei sollte die in der Brandschutzschicht enthaltene Silikatschicht ohne zusätzliche Filter, aufwendige Trocknungsverfahren oder Eingriffe in die brandschutztechnisch wirksame Grundrezeptur gegen Schädigung infolge von UV-Strahlung und Temperatureinwirkung stabilisiert werden. Es sollte eine Schädigung derartiger Schichten durch anhaltende Exposition von UV-Strahlung und Temperatur unterbunden werden, d.h. die hohe Transparenz und die guten optischen Eigenschaften der Brandschutzschicht sollten praktisch über die gesamte Lebensdauer der Brandschutzverglasung aufrecht erhalten bleiben.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine transparente Brandschutzverglasung, umfassend mindestens 2 Scheiben, bereitgestellt wird, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden, wobei zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glasoder Glaskeramikscheibe ausgeführt und im Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist, die gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist, wobei in der aufschäumenden Schicht zur Erhöhung der Langzeitbeständigkeit des Glasverbunds eine UV-Schutzformulierung enthalten ist, umfassend ein oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern.
Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Brandschutzverglasung, bei der im Zwischenraum zwischen den Scheiben eine im Brandfall aufschäumende Schicht enthalten ist, welche hauptsächlich aus UV-stabilisiertem gegebenenfalls organisch modifiziertem Alkaliwasserglas aufgebaut ist.
Die Erfindung basiert daher auf der Erkenntnis, dass die Brandschutzschicht durch den Zusatz von geringen Mengen ein oder mehrerer stark UV-absorbierender Stoffe (UV-Absorber bzw. UV-Absorber und Radikalfänger) wirksam vor der schädigenden UV-Strahlung geschützt werden kann.
Es ist bekannt, dass UV-Absorber vielfältige Anwendung als Additiv in organischen Werkstoffen, wie beispielsweise in Polymeren, finden. Die nach Stand der Technik üblicherweise als Polymeradditiv verwendeten UV-Absorber lassen sich jedoch nicht in das stark alkalische Milieu der Alkalisilikate einführen bzw. bilden kein π-Elektronenresonanzsystem aus und verlieren somit ihre Wirksamkeit. Daher können sie für die Langzeitstabilisierung nicht eingesetzt werden. Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass bei Verwendung von systemverträglichen UV-Schutzformulierungen stabile und effiziente UV-Absorber bzw. UV-Absorber und Radikalfänger in das System eingeführt werden können, die ihre Wirksamkeit und Schutzfähigkeit über einen langen Zeitraum beibehalten. Die erfindungsgemäße Brandschutzverglasung weist somit den Vorteil einer hohen UV-Strahlungs- und Temperaturbeständigkeit auf.
Unter dem Begriff „systemverträglich" sollen im Rahmen der Erfindung solche Formulierungen oder Verbindungen verstanden werden, die im stark alkalischen Milieu der Alkalisilikate verwendbar sind.
Im Rahmen der Erfindung sind die systemverträglichen UV-Absorber nicht besonders beschränkt, sofern diese die obige Voraussetzung hinsichtlich der Stabilität im stark alkalischen Milieu erfüllen und die erforderlichen UV- Absorptionseigenschaften besitzen. Generell können die dem Fachmann bekannten UV-Absorber und Radikalfänger zum Einsatz kommen.
Erfindungsgemäß besonders bevorzugt werden die UV-Absorber aus der folgenden Gruppe chemischer Verbindungen ausgewählt: Benzotriazole, Zimtsäureester und/oder substituierte Acrylsäureester der nachfolgenden allgemeinen Formel:
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worin
Ri H oder OR3 darstellt; R2 p-Hydroxyphenyl darstellt, das unsubstituiert ist oder in m- und m'-
Stellung mit jeweils einem Rest, ausgewählt aus -OCH3, -OC2H5 oder -OC3H7, substituiert ist; und
R3 und R4 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen.
Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz alkalibeständiger und systemverträglicher UV-Absorber der Stoffgruppe der Benzotriazole, Zimtsäureester oder substituierten Acrylsäureester wird bereits bei sehr geringen absoluten Konzentrationen von 10 mg/l eine Extinktion von > 0,6 im Absorptionsmaximum und somit ein optimaler UV-Schutz erreicht. Die besonders wertvolle Eigenschaft dieser UV-Formulierungen ist zudem ihre spektrale Transparenz, die je nach Anforderung durch Rezeptvarianten so eingestellt werden kann, dass der Wert der spektralen Transparenz unterhalb 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm oder auch 400 nm auf ≤ 3,0 % abfällt. Dies bedeutet, dass unterhalb der angegebenen Wellenlängen keine UV-Strahlung mehr hindurch gelassen wird. Diese Eigenschaft kann für Schichtdicken von etwa 100 μm bis etwa 5000 μm eingestellt werden.
Die Menge der UV-Absorber in der aufschäumenden Schicht liegt demnach bevorzugt im Bereich von etwa 0,001 bis etwa 5 Gew.-%.
Vorzugsweise enthält die aufschäumende Schicht zur Erhöhung der Langzeitbeständigkeit der laminierten Glasverbunde zusätzlich Radikalfänger. Beispielhaft seien genannt: Radikalfänger der Typen sterisch gehinderte Amine, Tocopherole oder auch Acrylsäureester. Durch Zusatz von Radikalfängern wird eine weitere Steigerung der Langzeitstabilität erreicht. Ganz besonders bevorzugt werden Mischungen von ein oder mehreren UV-Absorbern und ein oder mehreren Radikalfängern verwendet.
Der oder die Radikalfänger sind in der aufschäumenden Schicht bevorzugt in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% enthalten. Aus produktionstechnischen und brandtechnischen Gründen ist der Einsatz von organischen Zusatzstoffen bevorzugt. Erfindungsgemäß können der aufschäumenden Schicht oder Brandschutzschicht beispielsweise zur Verlängerung der Widerstandszeit der Brandschutzverglasung mehrwertige/r Alkohol/e oder ein oder mehrere Zucker oder deren Mischungen zugegeben werden.
Unter „mehrwertigen Alkoholen" sollen erfindungsgemäß die dem Fachmann bekannten Alkohole mit zwei oder mehr Hydroxygruppen verstanden werden, wie beispielswiese Glycerin, Glycol, mehrwertige Butanole, Polyethylenglykol sämtlicher dem Fachmann bekannter Polymersiationsgrade, wobei hier auch Zuckeralkohole, wie beispielsweise, Mannit oder Sorbit, mitumfaßt sein sollen. Als Zucker kommen beispielsweise Mono-, Di- und Polysaccharide in Frage. Nur beispielhaft sei Saccharose genannt. Selbstverständlich können auch Mischungen von zwei oder mehreren Alkoholen zusammen mit einem oder mehreren Zuckern eingesetzt werden. Die genannten organischen Zusatzstoffe aus der Gruppe der mehrwertigen Alkohole können zur Herstellung der aufschäumenden Schicht in Gehalten von bis zu etwa 30 Gew.-% eingesetzt werden.
Diese organischen Zusatzstoffe verleihen der Scheibe eine verbesserte Feuerbeständigkeit. Die mehrwertigen Alkohole unterstützen zum Beispiel die schnelle Trocknung der Brandschutzschicht ohne Rißbildung, so dass auch dickere transparente Schichten mit relativ kurzen Trocknungszeiten gebildet werden können.
Bevorzugte organische Zusatzstoffe sind beispielsweise, die organischen Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mehrwertigen Alkoholen und deren Estern, Zuckern, Silikonethern, organischen oder anorganischen Säuren, und Ketonen, insbesondere Glycerin, Glykol, Glykolestem, mehrwertige Butanole und deren Ester, Sorbit, Mannit, Polyethylenglykolen, Saccharose sowie deren Mischungen θ
Im allgemeinen sind die organischen Zusatzstoffe in der aufschäumenden Schicht in Gehalten von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% enthalten.
Das in der Brandschutzschicht eingesetzte, gegebenenfalls organisch modifizierte, Alkaliwasserglas kann beispielsweise Na-Silikate, K-Silikate oder Li-Silikate, oder deren Mischungen enthalten. Das Mischungsverhältnis hängt von den gewünschten optischen Eigenschaften sowie der eingestellten Dicke ab.
Vorteilhafterweise enthält die Bandschutzschicht in Form der bei Brand aufschäumenden Schicht einen Restwassergehalt von etwa 10 bis etwa 35 Gew.- %.
Problemlos können im Rahmen der Erfindung weitere Verbesserungen der Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Brandschutzverglasung verwirklicht werden. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, um die Langzeitstabilität gegenüber UV-Strahlung weiter zu erhöhen, die UV- Absorption im kurzwelligen Bereich zu verbessern und zum Erreichen eines Farbeffektes, eine definierte Menge eines oder mehrerer der Metalloxide, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Chromoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid, Titanoxid, Eisenoxid, Manganoxid im Verhältnis Silikat zu Metalloxid von 1 : 0,0009 bis 1 : 0,1 , zugegeben. Besonders bevorzugte Metalloxide sind Cr2θ3, Co2O3, TiO2 und Fe2O3.
In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die gelbliche Eigenfärbung des mit UV-Schutzformulierung versetzten Brandschutzgels durch Zugabe alkalibeständiger Farbpigmente in feinster Verteilung oder von Farbstoffen kompensiert; hierbei eignen sich besonders alle Arten von Ultramarinpigmenten, Methylenblau oder Eisen- oder Wolframsilikate, um eine Grundfärbung der Schichten von gelblich, rötlich bis bläulich zu erreichen.
Gegenstand der Erfindung ist auch eine Brandschutzschicht, die im Brandfall aufschäumt und gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist, wobei ein oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern enthalten ist.
Die erhaltenen Brandschutzschichten bilden sehr wirksame Feuerbarrieren und sind vor Ausbrechen des Feuers durchsichtig. Bei Hitzeeinwirkung schäumt die Schicht und bläht sich auf, wodurch ein opaker poröser Körper gebildet wird, der in hohem Maße thermisch isoliert und am Glas oder am Glaskeramikmaterial haften bleibt, d.h. die durch die Hitze entstandenen Bruchteile der Scheiben verbleiben in ihrer Lage, werden von der geschäumten Füllschicht gehalten und entfalten ihre Wirkung gegen Wärme und Rauch.
Schichten beginnend von einer Dicke von 0,1 mm können bereits eine zufriedenstellende Barriere gegen Feuer darstellen, wenn ein stärkerer Feuerschutz erforderlich ist, kann die Schichtdicke oder die Schichtanzahl erhöht werden. Vorzugsweise werden Schichtdicken von 0,1 mm bis 5 mm eingestellt.
Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Brandschutzverglasung, wie sie oben beschrieben wurde, mit den nachfolgenden Schritten:
(a) Herstellen einer Lösung eines Brandschutzgels (I), umfassend
eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe;
(b) Zugeben einer UV-Schutzformulierung zu der in Schritt (a) erhaltenen Lösung des Brandschutzgels (I), wobei die UV-Schutzformulierung umfasst:
eine Lösung eines Brandschutzgels (II), umfassend eine Alkalisilikatlösung, sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe;
einen oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern;
(c) Mischen der Lösung der UV-Schutzformulierung mit der Lösung des Brandschutzgels (I) und
(d) Aufbringen der in Schritt (c) erhaltenen Lösung auf eine Scheibe und Trocknen bis zum gewünschten Restwassergehalt.
Das Verfahren zur Herstellung einer UV-Schutzformulierung kann erfindungsgemäß über 2 Varianten erfolgen:
Die erfindungsgemäße Variante 1 erfolgt mit den Schritten:
(a1) Herstellen einer Lösung eines Brandschutzgels (II), umfassend eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffen;
(a2) Zugeben von einem oder mehreren systemverträglichen UV-Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-
Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffen zur Lösung des Brandschutzgels (II);
(a3) Thermisches Behandeln der in Schritt (a2) erhaltenen Lösung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 3O0C bis etwa 1000C unter Erhalt der UV-Schutzformulierung in (teil-)vemetzter Form. Die erfindungsgemäße Variante 2 erfolgt mit den Schritten:
(b1) Einsetzen einer Lösung eines Brandschutzgels (II);
(b2) Zugeben von einem oder mehreren systemverträglichen UV-Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV- Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehreren weiteren organischen Zusatzstoffen zur Lösung des
Brandschutzgels (II);
(b3) Thermisches Behandeln der in Schritt (b2) erhaltenen Lösung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 300C bis etwa 1000C unter Erhalt der UV-Schutzformulierung in (teil-)vernetzter Form.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung wird demnach zunächst in Schritt (a) eine Lösung eines Brandschutzgels (I) hergestellt. In dieser können ein oder mehrere mehrwertige Alkohole und gegebenenfalls ein oder mehrere geeignete organischer Zusatzstoffe enthalten sein.
Zu dieser Lösung des Brandschutzgels (I) wird eine UV-Schutzformulierung zugegeben, die nach einer der beiden erfindungsgemäßen Varianten hergestellt werden kann.
Hierzu wird entweder eine Lösung eines Brandschutzgels (II) hergestellt (Schritt (a1) oder ein bereits vorliegendes Brandschutzgel (II), das beispielsweise käuflich erworben wurde, wird in Lösung gebracht bzw. in Lösung eingesetzt (Schritt (b1)). Das Brandschutzgel (II) stellt einen Anteil der Gesamtmenge des insgesamt verwendeten Brandschutzgels (Ml) dar und kann mit diesem identisch sein, muss dies aber nicht. Zu dieser Lösung des Brandschutzgels (II) werden dann in Schritt (a2) oder (b2) ein oder mehrere UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe zugegeben.
Die UV-Schutzformulierung umfasst demnach ein Konzentrat, das aufweist: die Lösung eines Brandschutzgels (II), die einen Anteil der insgesamt bei Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung verwendeten Menge darstellt, umfassend eine Alkalisilikatlösung, einen oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern, sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und gegebenenfalls einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe.
Die Herstellung der UV-Schutzformulierung wird hierbei vorteilhafterweise derart durchgeführt, dass zur Alkalisilikatlösung ein oder mehrere alkalibeständige systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe zugegeben werden und der Gehalt an mehrwertigem/n Alkohol/en so weit erhöht wird, dass eine klare Lösung der UV-Schutzformulierung erhalten wird. Unter „klarer" Lösung wird erfindungsgemäß keine „echte" Lösung, sondern ein kolloid-disperses System verstanden, welches für den Betrachter das Erscheinungsbild einer echten Lösung hat.
Die besonders bevorzugten systemverträglichen UV-Absorber und Radikalfänger und deren vorzugsweise verwendete Mengen wurden bereits bei der erfindungsgemäßen Brandschutzverglasung detailliert erläutert.
Die für die UV-Schutzformulierung verwendete Alkalisilikatlösung kann beispielsweise Na-Silikate, K-Silikate oder Li-Silikate, oder deren Mischungen enthalten. Die Zusammensetzung der Alkalilösung der UV-Schutzformulierung, d.h. die Lösung des Brandschutzgels (II) kann mit der Zusammensetzung der Lösung des Brandschutzgels (I), zu der die UV-Schutzformulierung später im Verfahren zugegeben wird, identisch sein oder sich von dieser unterscheiden; bevorzugt ist die identische Zusammensetzung.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden für die Herstellung des UV- Schutzformulierung vorzugsweise Lösungen von Alkalisilikaten der Form XK2O SiO2, XNa2O SiO2, XLi2O SiO2 oder deren Mischungen verwendet, wobei x = 0,2 bis 1 betragen kann. Der Lösung können zusätzlich auch Erdalkalisilikate beigegeben werden.
Die erfindungsgemäß hergestellte UV-Schutzformulierung kann neben den oben angeführten alkalibeständigen mehrwertigen Alkoholen, wie Polyethylenglykolen verschiedener Kettenlängen, mehrwertigen Butanolen oder Glykol, ein oder mehrere Zucker, ein oder mehrere Ester der mehrwertigen Alkohole, wie zum Beispiel Glykolester oder Glycerinester, ein oder mehrere organische oder anorganische Säuren und Ketone oder Mischungen der genannten Verbindungen enthalten. Auch mit Silikonethern werden sehr gut mit dem Brandschutzgel mischbare Konzentrate erhalten.
Die genannten Zusatzstoffe können wahlweise zur UV-Schutzformulierung oder in die fertige Lösung des Brandschutzgels (Ml) vor dem Trocknen zugegeben werden. Die eingesetzten Mengen liegen vorzugsweise in den bereits beschriebenen Bereichen.
In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der UV- Schutzformulierung oder der Lösung des Brandschutzgels (II), vorzugsweise der UV-Schutzformulierung, ein oder mehrere Netzmittel beigefügt, um eine schnelle Zudosierung zum Brandschutzgel (II) zu ermöglichen. Der Zusatz von Netzmitteln erfolgt in sehr geringen Konzentrationen. Insbesondere sind die langkettigen Salze der Sulfonsäuren geeignet. Das oder die Netzmittel können beispielsweise ausgewählt sein aus Alkyl- und Arylsulfonaten mit Kettenlängen von C6 bis C22. Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die UV- Schutzformulierung die folgenden Bestandteile oder besteht im wesentlichen aus diesen:
etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% Alkalisilikate, etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% UV-Absorber, etwa 0 bis etwa 25 Gew.-% Radikalfänger, etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% organische Zusatzstoff/e hiervon etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% mehrwertige/r Alkohol/e, etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% Netzmittel und etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Wasser.
Die in Schritt (a2) oder (b2) erhaltene UV-Schutzformulierung wird im darauffolgenden Schritt (a3) oder (b3) eine bestimmte Zeit thermisch nachbehandelt, so dass eine Vernetzung mit der UV-Schutzformulierung erfolgt.
Hierzu wird die UV-Schutzformulierung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 3O0C bis etwa 1000C thermisch behandelt. Vorteilhafterweise wird die thermische Behandlung für mindestens etwa 30 Min. und höchstens etwa 24 h durchgeführt.
Eine weitere Steigerung der Langzeitstabilität kann durch Zusatz von mindestens einem Radikalfänger erreicht werden. Geeignete Beispiele für Radikalfänger und die bevorzugten Gehalte wurden bereits genannt.
Im anschließenden Schritt (c) wird die in Schritt (a3) oder (b3) erhaltene UV- Schutzformulierung in eine Lösung eines Brandschutzgels (I) zudosiert. Bei dem Brandschutzgel (I) handelt es sich um ein organisch modifizierte Alkalisilikatlösung nach dem Stand der Technik.
Die Zusammensetzung der Alkalilösung des Brandschutzgels (I) ist, wie bereits erläutert, vorzugsweise identisch mit derjenigen der UV-Schutzformulierung (Brandschutzgel (II)). Bevorzugterweise wird die UV-Schutzformulierung mit der Lösung des Brandschutzgels (I) im Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 200 unter Rühren gemischt.
Die erfindungsgemäßen aufschäumenden Schichten werden in der Brandschutzverglasung dann durch das Aufbringen der in Schritt (c) erhaltenen Lösung auf eine Scheibe und Trocknen bis zum gewünschten Restwassergehalt erhalten.
Die aufschäumende Schicht oder Brandschutzschicht haftet nach dem Trocknen am Material der Scheibe/n. Unter einer „Scheibe" soll erfindungsgemäß keine Beschränkung auf ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Form verstanden werden. Vielmehr können neben Glasscheiben, Glaskeramikscheiben auch Kunststoffscheiben zum Einsatz kommen, die runde, ovale oder eckige Form und verschiedene Abmessungen aufweisen können.
Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte transparente Brandschutzverglasung ist aus mindestens 2 Scheiben aufgebaut, von denen zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt ist und in deren Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist. Eine Brandschutzschicht ist somit sandwichartig von 2 Scheiben umgeben.
Eine solche erfindungsgemäße Brandschutzverglasung kann neben den 2 Scheiben noch weitere Scheiben aufweisen, die mit Abstand und geeigneten Füllschichten angeschlossen sind. Die Gestaltung der Brandschutzverglasung ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig, hierzu kann auf in der Praxis bekannte Anordnungen zurückgegriffen werden, d.h. es können mehr als 2 Scheiben und/oder mehr als eine Brandschutzschicht verwendet werden.
Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der transparenten Brandschutzverglasungen in verschiedensten Einsatzbereichen, z.B. für Tür- und Fensterverglasungen, Feuerschutzabschlüsse, Rauchschutztüren, Trennwände, Fassadenverkleidungen, Oberlichter und dergleichen.
Die mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Vorteile sind vielschichtig:
Mit der erfindungsgemäßen Lehre werden Brandschutzverglasungen zur Verfügung gestellt, in denen die Brandschutzschicht vor UV-Strahlung derart geschützt ist, dass diese dauerhaft gute optische Eigenschaften aufweist, die praktisch über die Lebensdauer der Verglasung beibehalten werden. Neben den guten Transparenzeigenschaften wird eine gute Feuerbeständigkeit bereitgestellt.
Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass stabile und effiziente UV- Schutzformulierungen in das stark alkalische System eingeführt werden können, die ihre Wirksamkeit und Schutzfähigkeit über einen langen Zeitraum beibehalten. Die erfindungsgemäße Brandschutzverglasung weist somit den Vorteil einer hohen UV-Strahlungs- und Temperaturbeständigkeit auf.
Es ist auch besonders vorteilhaft, dass die spektrale Transparenz der UV- Schutzformulierungen je nach Anforderung durch Rezeptvarianten so eingestellt werden kann, dass der Wert der spektralen Transparenz unterhalb 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm oder auch 400 nm auf ≤ 3,0 % abfällt. Dies bedeutet, dass unterhalb der angegebenen Wellenlängen keine UV-Strahlung mehr hindurch gelassen wird.
Durch Zusatz von Radikalfängern kann eine weitere Steigerung der Langzeitstabilität erreicht werden.
Die Bildung von Blasen und Eintrübungen aufgrund von UV-Einstrahlung wird vermieden, unerheblich, ob die Strahlungsquelle natürlicher oder künstlicher Art ist, d.h. die Transparenz der Brandschutzverglasung wird beibehalten. Zudem werden durch effektives Unterdrücken der Alterungserscheinungen die Brandschutzeigenschaften nicht nachteilig beeinflusst. Zusätzliche Schutzmaßnahmen zum Schutz der Brandschutzschichten, wie der Einsatz von Filtern, Schutzfolien oder zusätzlicher Schichten können in der Regel entfallen. Der erhebliche Aufwand beim Aufbringen und Verarbeiten dieser Schutzschichten/-filter oder -folien sowie die hieraus resultierende höhere Bauteildicke bei zusätzlichen Schichten wird vermieden.
Spezielle Behandlungen, Maßnahmen und Verfahren während der Fertigung der schäumenden Schicht, wie beispielsweise aufwendige Trocknungsverfahren, sind nicht erforderlich.
Insgesamt führt der Einsatz von UV-Schutzformulierungen in gegebenenfalls organisch modifizierten silikathaltigen Brandschutzschichten gemäß der Erfindung daher zu einer erheblichen Verbesserung der Alterungsstabilität gegenüber UV- Strahlung und Temperatureinwirkung.
Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:
Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Ablaufschema der erfindungsgemäßen Verfahren und
Figur 2 und 3 zeigen die Transmission in % aufgetragen gegen die
Wellenlänge in nm bei Vergleich eines Brandschutzgels ohne und mit erfindungsgemäßem UV-Schutz.
In Figur 1 sind die beiden erfindungsgemäßen Varianten zur Herstellung der UV- Schutzformulierung gezeigt sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung.
Bei Herstellung der UV-Schutzformulierung gemäß der erfindungsgemäßen Variante 1 wird zunächst eine Lösung eines Brandschutzgels (II) hergestellt. Diese umfasst im Wesentlichen eine Alkalisilikat-Lösung, gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol sowie organische Zusatzstoffe. Zu dieser Lösung werden ein oder mehrere UV-Absorber oder ein oder mehrere UV-Absorber und ein oder mehrere Radikalfänger und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe unter Erhalt der UV-Schutzformulierung zugegeben.
Die zweite erfindungsgemäße Variante unterscheidet sich von der ersten Variante dadurch, dass bereits von einer fertigen Lösung eines Brandschutzgels (II) ausgegangen werden kann.
Die entsprechend einer der obigen Varianten hergestellte UV-Schutzformulierung in Form eines Konzentrats wird dann einer Temperaturbehandlung unterzogen, beispielsweise im Bereich von etwa 3O0C bis etwa 1000C für mindestens etwa 30 Min. und höchstens etwa 24 h, um eine (teil-)vernetzte UV-Schutzformulierung zu erhalten.
Diese (teil-)vernetzte UV-Schutzformulierung wird anschließend zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung verwendet und einer Lösung eines Brandschutzgels (I), die in üblicher Weise eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und Zusatzstoffe enthält, zugegeben. Hierdurch resultiert die Lösung eines Brandschutzgels (Hl) mit UV- Schutz, die nach entsprechendem Vergießen, Trocknen und Laminieren auf einer Scheibe zu einer Brandschutzverglasung mit ein oder mehreren Schichten eines UV-geschützten Brandschutzgels (l+ll) führt.
Die Figuren 2 und 3 werden bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erläutert.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustration der vorliegenden Erfindung. Sie sind lediglich als mögliche, exemplarisch dargestellte Vorgehensweisen zu verstehen, ohne die Erfindung auf deren Inhalt zu beschränken. Ausführungsbeispiele
Beispiel 1 Herstellung einer erfindungsgmäßen UV-geschützten Brandschutzschicht auf Basis von semaSORB 9815
a) Herstellung eines Brandschutzgels
Einem Kali-Wasserglas werden 20 % eines Natrium-Wasserglases zugesetzt und gut miteinander vermischt. Nun werden unter ständigem Rühren 2 % Polyethylenglykol 100 mit 0,01 g Netzmittel zudosiert und diese Mischung 2 Stunden bei 30 0C unter Stickstoffatmosphäre temperiert.
Die Zusammensetzung des hergestellten Brandschutzgels ist wie folgt:
2000 g Kali-Silikat-Lsg., K2O/SiO2 1 :2, 35%ig,
400 g Na-Silikat-Lsg., Na2O/SiO2,
48 g Polyethylenglykol 100 und
0,1 g Netzmittel (100 %).
b) Herstellung einer erfindungsgemäßen UV-Schutzformulierung Die Zusammensetzung der UV-Schutzformulierung ist wie folgt:
50 g Polyethylenglykol, 200 g Brandschutzgel,
12,5 g UV-Absorber semaSORB 9815 und 2,0 g Radikalfänger Irganox 1135.
Dazu wird in der angegebenen Reihenfolge Polyethylenglykol mit 200 g Brandschutzgel bei Raumtemperatur gemischt und der feinkristalline UV-Absorber zugesetzt. Nun wird in einem Bad unter ständigem Rühren mit einem Flügelrührer bei etwa 20 U/Min auf 8O0C erhitzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Mit dem Erreichen der 80°C-Marke wird der Radikalfänger zugesetzt und das Rühren auf 30 U/Min, beschleunigt. Nachdem sich kein sichtbarer Rückstand im Gefäß befindet, wird auf 20 U/Min, zurückgestellt.
c) Herstellen des erfindungsgemäßen UV-modifizierten Brandschutzgels Nach Ablauf der Zeit wird auf Raumtemperatur abgekühlt und die klare Formulierung des Konzentrates ist gebrauchsfertig. Zur erfindungsgemäßen Verwendung wird das Konzentrat im Verhältnis 1: 50 unter Rühren mit dem Brandschutzgel gemischt.
Das so hergestellte UV-Absorberhaltige Brandschutzgel wird entgast und auf Glasplatten zu aufschäumenden Schichten getrocknet. Bei einer Schichtdicke von 350 μm werden die spektralen Daten gemessen, wie diese aus Figur 2 hervorgehen. Figur 2 zeigt die Transparenzfunktion der UV-Schutzschicht, wobei ein deutlicher Effekt vom erfindungsgemäßen Brandschutzgel mit UV-Schutz gegenüber einem Brandschutzgel ohne UV-Schutz ersichtlich ist.
Im beschleunigten Stabilitätstest nach DIN EN ISO 12543-4 (Bestrahlung der Proben) wird die UV-Stabilität der mit einer Glasscheibe laminierten UV- geschützten Schicht im Vergleich mit einer Standardschicht ohne UV-Absorber bestimmt. Während sich in den ungeschützten Probe schon nach 40 bis 50 Stunden Blasen bilden, weist die UV-geschützte Schicht nach über 500 h keine visuell sichtbare Schädigung auf.
Beispiel 2 Herstellung einer erfindungsgemäßen UV-geschützten Brandschutzschicht auf Basis von semaSORB 9827
a) Herstellung eines Brandschutzgels
Einem 2400 g-Ansatz von Na-Wasserglas werden geringe Mengen des Eisenoxids Fe2O3 zugesetzt und gut miteinander vermischt. Der gesamte Ansatz wird in einem geschlossenen Gefäß unter N2-Atmosphäre ausgeführt. Nachdem die Menge von 0,1 g Fe2O3 fein verteilt ist, wird 1 % Glykol zugegeben und auf 30°C erwärmt. Nun werden 4% Glycerin zudosiert und weiter auf 350C erhitzt und 2h bei dieser Temperatur belassen.
Die Zusammensetzung des Brandschutzgels ist wie folgt:
2400 g Na-Silikat-Lsg. (36,0 %) Na2O/SiO2 1 : 2,6, 0,1 g Fe2O3, Teilchengröße < 4 μm, 24 g Glykol (wasserfrei) und 96 g Glycerin (> 86,0 %).
b) Herstellung der erfindungsgemäßen UV-Schutzformulierung Die Zusammensetzung der UV-Schutzformulierung ist wie folgt:
200 g Brandschutzgel, 20 g Glycerin,
15 g UV-Absorber semaSORB 9827,
50 ml NaOH - 20% und
3 g Radikalfänger semaSORB 20102.
Dazu werden zunächst die 20 g Glycerin mit 50 ml NaOH gemischt und der UV- Absorber hinzugegeben. Nun wird im Dispergator bei 20 U/min 3 Minuten dispergiert und dieses Dispergat in die 200 g des Brandschutzgels gegeben und der Radikalfänger hinzugefügt. Nachdem 20 Minuten kräftig gerührt wurde (ca. 800 U/min.) wird das Konzentrat 2h bei 800C belassen.
c) Herstellen des erfindungsgemäßen UV-modifizierten Brandschutzgels Nach Ablauf der Zeit wird auf Raumtemperatur abgekühlt und die klare Formulierung des Konzentrates ist gebrauchsfertig. Zur erfindungsgemäßen Verwendung wird das Konzentrat im Verhältnis 1 : 20 unter Rühren mit dem Brandschutzgel gemischt.
Das so hergestellte UV-Absorberhaltige Brandschutzgel wird entgast und auf Glasplatten zu einer aufschäumenden Schicht getrocknet. Bei einer Schichtdicke von 350 μm erhält man die spektralen Daten gemäß Figur 3. Hieraus zeigt sich ein deutlicher Unterschied vom erfindungsgemäßen Brandschutzgel mit UV-Schutz gegenüber einem herkömmlichen Brandschutzgel ohne UV-Schutz.
Im beschleunigten Stabilitätstest nach DIN EN ISO 12543-4 (Bestrahlung der Proben) wird die UV-Stabilität der mit einer Glasscheibe laminierten UV- geschützten Schicht im Vergleich mit einer Standardschicht ohne UV-Absorber bestimmt. Während sich in den ungeschützten Probe schon nach 40 bis 50 Stunden Blasen bilden, weist die UV-geschützte Schicht nach über 500 h keine visuell sichtbare Schädigung auf.

Claims

Patentansprüche
1. Transparente Brandschutzverglasung, umfassend mindestens 2 Scheiben, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden, wobei zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt und im Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist, die gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass in der aufschäumenden Schicht eine UV- Schutzformulierung enthalten ist, umfassend ein oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern.
2. Transparente Brandschutzverglasung nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumende Schicht als systemverträgliche UV-Absorber Benzotriazole, Zimtsäureester oder substituierte
Acrylsäureester oder deren Mischungen der nachfolgenden allgemeinen Formel enthält:
Figure imgf000025_0001
worin
Ri H oder OR3 darstellt; R2 p-Hydroxyphenyl darstellt, das unsubstituiert ist oder in m- und m1-
Stellung mit jeweils einem Rest, ausgewählt aus -OCH3, -OC2H5 oder -OCsH7, substituiert ist; und
R3 und R4 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen.
3. Transparente Brandschutzverglasung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass der UV-Absorber in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 5 Gew.-% in der aufschäumenden Schicht enthalten ist.
4. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumende Schicht ein oder mehrere Radikalfänger, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus sterisch gehinderten Aminen, Tocopherolen oder Acrylsäureestern oder deren Mischungen, enthält.
5. Transparente Brandschutzverglasung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Radikalfänger in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% in der aufschäumenden Schicht enthalten sind.
6. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumende Schicht Na-Silikate, K- Silikate, Li-Silikate, oder deren Mischungen enthält.
7. Transparente Brandschutzverglasung nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von SiO2 zu Alkalimetalloxid zwischen 1 : 1 bis 5 : 1 beträgt.
8. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Zusatzstoffe ausgewählt sind aus der Gruppe, bestehend aus mehrwertigen Alkoholen und deren Estern, Zuckern, Silikonethern, organischen oder anorganischen Säuren, und Ketonen, insbesondere Glycerin, Glykol, Glykolestern, mehrwertige Butanole und deren Ester, Sorbit, Mannit, Polyethylenglykolen, Saccharose, sowie deren Mischungen.
9. Transparente Brandschutzverglasung nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Zusatzstoffe in der aufschäumenden Schicht in Gehalten von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% enthalten sind.
10. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumende Schicht eine definierte
Menge eines oder mehrerer Metalloxide, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Chromoxid, Cobaltoxid, Nickeloxid, Titanoxid, Eisenoxid oder Manganoxid, im Verhältnis Silikat zu Metalloxid von 1 : 0,0009 bis 1 : 0,1 , enthält.
11. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumende Schicht alkalibeständige Farbpigmente oder Farbstoffe enthält.
12. Transparente Brandschutzverglasung nach Anspruch 11 , dadurch gekennzeichnet, dass die alkalibeständigen Farbpigmente ausgewählt sind aus Eisensilikaten, Wolframsilikaten oder Ultramarinpigmenten und der Farbstoff ausgewählt ist aus Methylenblau.
13. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die aufschäumende Schicht einen Wasseranteil von etwa 10 bis etwa 35 Gew.-% aufweist.
14. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass die Dicke der aufschäumenden Schicht etwa
0,1 bis etwa 5 mm beträgt.
15. Transparente Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass die spektrale Transparenz der UV- Schutzformulierung so eingestellt ist, dass der Wert der spektralen Transparenz unterhalb 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm oder 400 nm auf ≤ 3,0 % abfällt.
16. Verfahren zur Herstellung einer transparenten Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 mit den nachfolgenden Schritten:
(a) Herstellen einer Lösung eines Brandschutzgels (I), umfassend
eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe;
(b) Zugeben einer UV-Schutzformulierung zu der in Schritt (a) erhaltenen Lösung des Brandschutzgels (I), wobei die UV-Schutzformulierung aufweist:
eine Lösung eines Brandschutzgels (II), umfassend eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe;
einen oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine
Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern;
(c) Mischen der Lösung der UV-Schutzformulierung mit der Lösung des Brandschutzgels (I) und
(d) Aufbringen der in Schritt (c) erhaltenen Lösung auf eine Scheibe und Trocknen bis zum gewünschten Restwassergehalt.
17. Verfahren zur Herstellung einer UV-Schutzformulierung mit den Schritten:
(a1) Herstellen einer Lösung eines Brandschutzgels (II), umfassend eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffen;
(a2) Zugeben von einem oder mehreren systemverträglichen UV- Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe zur Lösung des Brandschutzgels (II);
(a3) Thermisches Behandeln der in Schritt (a2) erhaltenen Lösung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 3O0C bis etwa 1000C unter Erhalt der UV-Schutzformulierung in (teil-)vernetzter Form.
18. Verfahren zur Herstellung einer UV-Schutzformulierung mit den Schritten:
(b1) Einsetzen einer Lösung eines Brandschutzgels (II);
(b2) Zugeben von einem oder mehreren systemverträglichen UV- Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe zur Lösung des Brandschutzgels (II);
(b3) Thermisches Behandeln der in Schritt (b2) erhaltenen Lösung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 3O0C bis etwa 1000C unter Erhalt der UV-Schutzformulierung in (teil-)vernetzter Form.
19. Verfahren nach Anspruch 17 und 18, dadurch gekennzeichnet, dass die UV- Schutzformulierung in Schritt (a2, b2) hergestellt wird durch Versetzen einer Alkalisilikatlösung mit einem oder mehreren systemverträglichen UV- Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher
UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern und gegebenenfalls einem oder mehreren weiteren organischen Zusatzstoffen und Zugeben von mehrwertigem Alkohol bis zum Erhalt einer klaren Lösung.
20. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Schutzformulierung der Lösung des Brandschutzgels (I) als Konzentrat zugesetzt wird.
21. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass zur Herstellung der UV-Schutzformulierung bis zu 30 Gew.-% ein oder mehrere mehrwertige Alkohole zugesetzt werden.
22. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 21 , dadurch gekennzeichnet, dass als systemverträgliche UV-Absorber Benzotriazole, Zimtsäureester oder substituierte Acrylsäureester oder deren Mischungen der nachfolgenden allgemeinen Formel eingesetzt werden:
O
Figure imgf000030_0001
worin
Ri H oder OR3 darstellt; R2 p-Hydroxyphenyl darstellt, das unsubstituiert ist oder in m- und m'-
Stellung mit jeweils einem Rest, ausgewählt aus -OCH3, -OC2H5 oder -OC3H7, substituiert ist; und
R3 und R4 einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen.
23. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass die UV-Absorber in der UV-Schutzformulierung in einer Menge von etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% eingesetzt werden.
24. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass vor, während oder nach dem thermischen Behandeln in Schritt (a3) oder (b3) ein oder mehrere Radikalfänger, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus sterisch gehinderten Aminen, Tocopherolen oder Acrylsäureestern oder deren Mischungen, eingesetzt werden.
25. Verfahren nach Anspruch 24, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die Radikalfänger in der UV-Schutzformulierung in einer Menge von etwa 0,5 bis etwa 25 Gew.-% eingesetzt werden.
26. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 25, dadurch gekennzeichnet, dass für die UV-Schutzformulierung Na-Silikate, K-Silikate, Li-Silikate, oder deren Mischungen eingesetzt werden.
27. Verfahren nach Anspruch 26, dadurch gekennzeichnet, dass das Verhältnis von SiO2 zu Alkalimetalloxid in der UV-Schutzformulierung zwischen 1 : 1 bis 5 : 1 eingestellt wird.
28. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 27, dadurch gekennzeichnet, dass die organischen Zusatzstoffe in der UV-Schutzformulierung ausgewählt werden aus der Gruppe, bestehend aus alkalibeständigen mehrwertigen
Alkoholen und deren Estern, Zuckern, Silikonethern, organischen oder anorganischen Säuren, und Ketonen, insbesondere Glycerin, Glykol, Glykolestern, mehrwertige Butanole und deren Estern, Sorbit, Mannit, Polyethylenglykolen, Saccharose, sowie deren Mischungen.
29. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 28, dadurch gekennzeichnet, dass der oder die organischen Zusatzstoffe entweder zur UV- Schutzformulierung oder in die fertige Lösung des Brandschutzgels (Ml) vor dem Trocknen zugegeben werden.
30. Verfahren nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass das thermische Behandeln in Schritt (a3) oder (b3) mindestens etwa 30
Min. und höchstens etwa 24 h durchgeführt wird.
31. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 30, dadurch gekennzeichnet, dass alkalibeständige Farbpigmente oder Farbstoffe, die ausgewählt werden aus Eisensilkaten, Wolframsilikaten, Ultramarinpigmenten, Methylenblau, der
UV-Schutzformulierung oder der fertigen Lösung des Brandschutzgels (Ml) vor dem Trocknen zugegeben werden.
32. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 31 , dadurch gekennzeichnet, dass in der UV-Schutzformulierung oder in der Lösung des Brandschutzgels
(II) ein oder mehrere geeignete Netzmittel eingesetzt werden.
33. Verfahren nach Anspruch 32, dadurch gekennzeichnet, dass das Netzmittel ausgewählt wird aus Alkyl- und Arylsulfonaten mit Kettenlängen von Ce bis C22.
34. Verfahren nach einem der Ansprüche 16 bis 33, dadurch gekennzeichnet, dass in Schritt (c) die UV-Schutzformulierung mit der Lösung des Brandschutzgels (I) im Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 200 vermischt wird.
35. UV-Schutzformulierung, umfassend oder im wesentlichen bestehend aus den folgenden Bestandteilen: etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% Alkalisilikate, etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% UV-Absorber, etwa 0 bis etwa 25 Gew.-% Radikalfänger, etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% organische Zusatzstoff/e hiervon etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% mehrwertige/r Alkohol/e, etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% Netzmittel und etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Wasser.
36. Verwendung der transparenten Brandschutzverglasung nach einem der Ansprüche 1 bis 15 für Tür- und Fensterverglasungen, Feuerschutzabschlüsse, Rauchschutztüren, Trennwände,
Fassadenverkleidungen, Oberlichter und dergleichen.
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