DK149987B - Lystransmitterende brandafskaermende plade - Google Patents

Description

149987

Den foreliggende opfindelse angår en lystransmitterende brand-afskærmende plade, der omfatter mindst én glasplade og mindst ét lag af et opsvulmeligt materiale indeholdende et hydratiseret alkalime-talsilikat.

5 Fra beskrivelsen til GB patent nr. 1.290.699 kendes der en varmeisolerende, lysgennemtrængelig, sammensat glasplade, der består af mindst to mod hinanden anbragte lystransparente plader, hvoraf mindst den ene er af glas, medens den anden kan være af plast, og et mellem pladerne anbragt mellemliggende kompakt lag af 10 vandholdig alkalimetalsilikatlag med en tykkelse på fra 0,3 til 10 mm. Alkalimetalsilikatlaget kan være anbragt på den ene plade ved på denne at udhælde en opløsning af alkalimetalsilikatet og derpå afdampe overskud af vand til opnåelse af et fast alkalimetalsilikatlag, hvorpå den anden plade påkfæbes med et klæbemiddei. Som klæbe-15 middel kan ifølge eksemplerne i GB patentskriftet tilsyneladende benyttes et tyndt lag rørsukker.

Udsættes den ovenfor angivne, kendte glasplade for kraftig varmepåvirkning eller direkte flammer på den ene side, vil den plade, som vender mod varmekilden, gå i stykker, medens alkalime-20 talsilikatmellemlaget koger op og under afgivelse af indeholdt vand danner et blærefyldt skumlag, som virker isolerende mod den fortsatte varmetransmission.

En nærmere undersøgelse af forholdene ved udbrud af brand på den ene side af en sådan sammensat glasplade har afsløret, at en 25 graf af temperaturen på den anden side af glaspladen afsat mod tiden viser en indledningsvis stigning, der efterfølges af en periode, hvor temperaturen på denne anden side stort set forbliver konstant (på ca. 100°C), medens opsvulmning af laget finder sted. Når opsvulmningen er tilendebragt, indtræder der en anden stigning i 30 temperaturen. Det er naturligvis ønskeligt, at stigningen til et givet temperaturniveau udskydes si længe som muligt, og det har nu vist sig muligt at modificere ovennævnte graf på favorabel måde.

Dette opnås med den iystransmitterende brandafskærmende plade ifølge opfindelsen af den indledningsvis angivne art, hvilken plade 35 er ejendommelig ved, at det opsvulmelige materiale omfatter et eller flere hjælpestoffer udvalgt blandt: urea, polyvalente alkoholer (f.eks. glycerin, ethylenglycol og sorbitol), monosaccharider (f.eks, glucose), polysaccharider (f.eks. stivelse), natriumphosphat, natrium-aluminat, aluminiumphosphat, borax, borsyre og kolloidt siliciumoxid, 149987 2 hvorhos hjælpestoffet er til stede I en mængde på fra 20% til 2%, inklusive/ beregnet på grundlag af lagets vægt.

Betegnelsen "polysaccharider" anvendes heri til at betegne kulhydrater, der indeholder mere end tre molekyler monosaccharid, 5 såsom (CgH.jQOg)x °9 (CgHgO^ , hvori x i begge tilfælde er større end 3.

De angivne hjælpestoffer er virksomme ved forsinkelsen af temperaturstigningen på den side af pladen, der er fjernest en brand, som udbryder nær pladen, på en eller flere af følgende 10 måder: A) ved forlængelse af den anden periode, under hvilken temperaturen stort set forbliver konstant, medens opsvulmningen skrider frem; B) ved at reducere gradienten for tid/temperatur-kurven 15 efter at opsvulmningen er blevet tilendebragt; C) ved at indføre yderligere en periode, i hvilken laget undergår modifikation ved konstant temperatur; og D) ved at nedsætte den temperatur, ved hvilken opsvulmningen påbegyndes.

20 Den faktiske måde, hvorpå et sådant hjælpestof vil modificere et lags egenskaber ved udbrud af brand, kan ikke altid afgøres nøjagtigt, men det antages på nuværende tidspunkt, at hjælpestoffer, der virker forlængende på perioden med konstant temperatur, under hvilken opsvulmningen finder sted, især omfatter: urea, glycering og 25 sorbitol.

Til reduktion af gradienten for tid/temperatur-kur ven efter at opsvulmningen er blevet tilendebragt anses det for hensigtsmæssigt at udvælge hjælpestoffet blandt: monosaccharider, der forøger viskositeten af det opsvulmede lag, og natriumphosphat, natriumaluminat, 30 borax, borsyre, aluminiumphosphat og kolloidt siliciumoxid, der forøger det opsvulmede lags ildfasthed.

Til indførelse af yderligere en periode, under hvilken laget undergår modificering ved konstant temperatur, anses det for hensigtsmæssigt at udvælge hjælpestoffet blandt: glycerin, ethylenglycol 35 og polysaccharider, såsom stivelse.

Til nedsættelse af den temperatur, ved hvilken opsvulmningen påbegyndes, antages det, at især natriumphosphat kan benyttes som hjælpestof.

3 1,49987

Det vil forstås, at alle hjælpestofferne ikke er ligeværdige, og at de opnåede fordele vil afhænge af de forhold, hvori de forskellige hjælpestoffer anvendes. Navnlig foretrækkes det, at der vælges et passende forhold, således at panelets transparens bevares, og farv-5 ning af laget undgås.

Selv om det optimale forhold almindeligvis vil variere alt efter det benyttede hjælpestof, og hjælpestoffet er til stede i et forhold på højst 20%, er sædvanligvis mindre end 10% tilstrækkelig. I mange tilfælde benyttes der forhold på mindre end 5%. Disse forhold og 10 andre procentvis angivne forhold er i nærværende beskrivelse forhold efter vægt af hjælpestoffet sammenholdt med den totale vægt af laget i den færdige plade.

Glycerin er et særligt vigtigt hjælpestof til brug i et opsvulme-ligt lag i en plade ifølge opfindelsen. Der opnås udmærkede resulta-15 ter, når der benyttes op til 10% glycerin, og til optimale resultater anvendes mindst 4%.

Det vil bemærkes, at glycerin påvirker laget pi to måder.

Det har vist sig, at tilsætningen af glycerin til det opsvulmelige lag har en forlængende virkning på den tid, i hvilken temperaturen 20 af den flade på pladen, der er fjernest fra en brand, stort set forbliver konstant på ca. 100°C, og at der yderligere tilvejebringes en anden periode med konstant temperatur, i hvilken det opsvulmede lag undergår yderligere modificering.

Glycerin, der benyttes i disse forhold, har yderligere en meget 25 vigtig fordel. Opsvulmelige lag dannes almindeligvis ved at udhæide en opløsning af det opsvulmelige materiale i en form eller på en understøttende plade og tørre den. Under fremstillingen er der en risiko for, at det opsvulmelige lag vil slå revner, hvis det tørres for hurtigt, og dette vil naturligvis forringe transparensen af den 30 færdige plade; det har vist sig, at tilsætningen af glycerin hæmmer en sådan revnedannelse og således muliggør dannelsen af relativt tykke opsvulmelige lag uden uoverkommelig lang tørretid. Naturligvis kan tørringen af forholdsvis tynde lag også fremskyndes. Ethy-lenglycol bibringer også fordelen af mere hurtig tørring.

35 Urea er et andet vigtigt hjælpestof til brug i et opsvulmeligt lag, og den benyttes fortrinsvis i et forhold pi mindre end 5%, og optimalt i fra 2 til 4%. Anvendelsen af urea giver fordele i skumstrukturen af det efter udbrud af brand opsvulmede lag, og den har en forlængende virkning på den periode, i hvilken temperaturen af 149987 4 den pladeside, der er fjernest fra branden, stort set forbliver konstant.

Sorbitol er også et vigtigt hjælpestof, og dets anvendelse giver lignende fordele, som dem, der meddeles ved anvendelsen af urea.

5 Sorbitol anvendes fortrinsvis i mængder på fra 2 til 4% af laget. Tilfredsstillende resultater er blevet opnået ved anvendelsen af op til 20%.

Af de anførte uorganiske hjælpestoffer foretrækkes anvendelsen af natriumsaltene.

10 Natriumphosphat, der fortrinsvis anvendes i forhold på op til 6% forsinker varmetransmissionen til den flade af pladen, der er fjernest fra en brand. Ydermere reduceres gradienten for tid/temperaturkur-ven, efter at opsvulmningen er tilendebragt, dvs. at det opsvulmede lags ildfasthed forøges.

15 Natriumaluminat har en gunstig virkning derved, at det også forøger lagets ildfasthed.

Af de andre anførte hjælpestoffer skal specielt nævnes ethylen-glycoi, eftersom eksperimenter har vist, at anvendelsen af dette stof pi effektiv måde kan forsinke varmetransmissionen.

20 De andre, til brug som hjælpestof, anførte materialer tilvejebrin ger også fordele ved udbrud af brand, eftersom varmetransmissionen til den flade af panelet, der er fjernest fra ilden, hæmmes.

Glycerin kan som hjælpestof benyttes i tilblanding med et saccha-rid, f.eks. saccharose. Når dette hjælpestof benyttes i tilblanding 25 med et andet hjælpestof eller et andet additiv, er blandingen til stede i et forhold på mindre end 20%. Mængder på under 10% eller enddog under 5% kan give meget gode resultater. Når der benyttes et saccharid, såsom saccharose, som dette andet additiv, er det fortrinsvis til stede i et forhold på 1 til 4%.

30 Fremstillingen af en plade ifølge opfindelsen med given effekti vitet og omfattende et lag, der indeholder det opsvulmelige alkalime-talsilikatmateriale, kan lettes ved i det opsvulmelige lag især at inkludere visse af de hjælpestoffer, der benyttes i pladen ifølge opfindelsen.

35 Et lag hydratiseret alkalimetalsilikat kan dannes ud fra en opløsning ved f.eks. at udhælde opløsningen over den ene af de plader, der skal udgøre en af pladerne i den sammensatte plade ifølge opfindelsen, eller ved at udhælde opløsningen i en form med henblik på senere overføring og samling til den sammensatte plade.

5 U9987

Det vil forstås, at tørringen af opløsningslaget er kritisk, når der er tale om en transparent plade, eftersom der er tilbøjelighed til, at der dannes skorpe på laget, og laget er tilbøjeligt til at revne, efterhånden som det tørrer, og dette vil have en mærkbar skadelig 5 virkning på pladens transparens. For at overvinde dette problem har det hidtil været praksis at sikre, at tørringen foregår' meget langsomt. Nogle af de ifølge den foreliggende opfindelse benyttede hjælpestoffer bevirker imidlertid også, at tørretiden kan reduceres, og de muliggør endvidere dannelse af relativt tykke lag af opsvulmeiigt 10 materiale med tilfredsstillende transparens og uden uoverkommeligt lange tørringsperioder.

Dette gælder navnlig hjælpestofferne glycerin og ethylenglycol, og fortrinsvis benyttes glycerinen eller ethylenglycolen i tilblanding med et saccharid, f.eks. saccharose.

15 Hjælpestoffet anvendes fortrinsvis » et ikke-farvende forhold.

Hver af pladens ydre overflader er fortrinsvis forsynet med en glasplade for således at tilvejebringe stærke slid- og ridseresistente overflader.

Graden af brand resistens, som en plade, der omfatter mindst ét 20 lag opsvulmeiigt materiale, kan tilvejebringe, vil naturligvis blandt andet afhænge af den totale tykkelse af det opsvulmelige materiale, der benyttes. En forøgelse af tykkelsen af det opsvulmelige materiale vil imidlertid sædvanligvis formindske pladens transparens, og på grund af vanskeligheder ved fremstillingen af relativt tykke lag vil 25 prisen på pladen stige. Det foretrækkes følgelig, at tykkelsen af det opsvulmelige materiale højst er 8 mm. Laget eller hvert af lagene er med fordel mellem 0,1 og 8 mm tykke, og optimalt er laget eller hvert af lagene mellem 1 og 3 mm tykke.

Det som opsvulmeiigt materiale benyttede alkalimetalsilikat er 30 fortrinsvis hydratiseret natriumsilikat.

Den foreliggende opfindelse vil nu blive yderligere belyst ved hjælp af eksempler og under henvisning tif den tilhørende skematiske tegning, hvor: fig. 1-3 er skematiske tværsnitsbilleder af tre udførelsesformer 35 for en brandafskærmende plade ifølge opfindelsen.

På tegningen er et lag 1, der indeholder hydratiseret alkalimetalsilikat, påført og bundet til en første glasplade 2.

I fig. 1 er den ikke-dækkede flade af det opsvulmelige lag 1 påført en anden glasplade 3, som holdes på plads af en fastgørelses- 149987 6 ramme 4. Fastgørelsesrammen 4 omfatter en L-formet sektion 5 og en separat eller separabel liste 6, således at de to glasplader 2, 3 ved udbrud af brand kan bevæge sig fra hinanden for at give plads til volumenforandringer i laget, efterhånden som det svulmer op.

5 I fig. 2 er en anden glasplade 3 bundet til den ikke-dækkede flade af det opsvulmelige lag under anvendelse af et lag polyvinylbu-tyral 7.

I fig. 3 er et lag af opsvulmeligt materiale bundet direkte mellem to glasplader 2, 3.

10

Eksempel I (fig. 1) I et specifikt praktisk eksempel blev en oplsøning af hydratise-ret natriumsilikat i vand, der som hjælpestof indeholdt glycerin, påført på en glasplade i et forhold på 2,8 liter/m til dannelse af et 15 massivt lag. Vægtfarholdet af Si02 til Na20 var 3,3 til 1, og opløsningens vægtfylde lå mellem 1,34 og 1,38 g/ml. Laget blev tørret ved svag opvarmning. Dette varede ca. 6 timer. For det størknede lag var sammensætningen:

Si02 + Na20 62% 20 Glycerin 4% H20 34%

Faktisk er det fuldstændigt muligt at tørre et tilsvarende opsvulmeligt lag, som ikke indeholder glycerin, på omtrent samme tid, men det har vist sig, at overfladen af det lag, der indeholder glyce- 25 rin, er giattere og uden revner, hvilket bidrager til pladens klar hed, så fænge den ikke har været udsat for påvirkning af en brand.

I en variant af dette eksempel blev de 4% glycerin erstattet af en blanding med saccharose i det færdige panel. Der blev opnået lignende resultater.

30 I en variant af dette eksempel blev glycerinen ikke tilsat opløs ningen, men den vandige opløsning af natriumsilikat blev derimod påført glaspladen og tørret delvis. En belægning af glycerin blev derpå påført den ikke-dækkede flade af laget.

I virkeligheden blev glycerinen påført ved at dyppe laget i et 35 glycerinbad, men det vil forstås, at den lige så godt kunne være blevet påført på anden måde, f.eks. ved påsprøjtning.

Der blev opnået lignende resultater.

149987 7

Eksempel II (fig. 2)

En opløsning af hydratiseret natriumsilikat, som indeholdt glycose, blev piført pi en glasplade som beskrevet i eksempel I og tørret. Efter størkning havde laget følgende sammensætning: 5 Si02 + Na20 64%

Glucose 2% H20 34%

Dette lag blev derpå sammenføjet med en anden glasplade via et mellemliggende lag af polyvinylbutyral, og den samlede enhed blev 10 underkastet varme og tryk til frembringelse af binding, idet der blev draget omsorg for, at den anvendte varme ikke var tilstrækkelig til at indlede opsvulmning.

i en variant af dette eksempel blev det opsvulmelige lag bundet direkte til den anden plade. Efter at laget var størknet, blev laget 15 og den anden plade fugtet med mere af samme opløsning, og de blev derpå sammenføjet og overladt til tørring til fuldstændiggørelse af bindingen.

Eksempel III (fig. 3) 20 To glasplader havde hver et opsvulmetigt lag af hydratiseret natriumsilikat, der indeholdt glycerin, og som var påført dem som beskrevet i eksempel l; hvert af lagene var 1,3 mm tykke. Lagene på de to glasplader blev sammenbundet til dannelse af et 50 cm kvadratisk laminat (11 i A). Glaspladerne var 3 mm tykke.

25 Til sammenligningsformål blev der fremstillet et andet laminat (HIB), i hvis opsvulmelige lag der ikke forekom noget hjælpestof, men som ellers var identisk.

De to laminatplader blev indrammet og afprøvet i en væg af en ovn ifølge ISO R 834 og NBN 713.020. Denne prøve angiver, at 30 temperaturen T (°C) inde i ovnen skal stige efter t minutter ifølge ligningen: 6T= 345 1og1Q (8t + 1).

Maksimumtemperaturen af den ydre overflade på hver af plader-35 ne blev målt med forskellige intervaller, efter at ovnen var blevet tændt, og resultaterne er anført i den efterfølgende tabel (temperaturer i °C til nærmeste 5°C).

149987 8

Tid (minutter) Laminat IIIA Laminat HIB 30 120 160 40 240 270 42 250 280