Настоящее изобретение относится к огнестойкому остеклению. По настоящему изобретению прозрачное огнестойкое остекление содержит по меньшей мере один вспучивающийся слой гидратированного силиката щелочного металла между двумя стеклянными листами, причем состав, дающий этот слой, полученный без сушки, предусматривает применение водной суспензии коллоидного диоксида кремния в таком количестве, что диоксид кремния, введенный с этой суспензией, составляет не менее 25% от общего диоксида кремния во вспучивающемся слое, а молярное отношение диоксида кремния/оксида щелочного металла составляет менее 4.

 

(57) Реферат / Формула:
изобретение относится к огнестойкому остеклению. По настоящему изобретению прозрачное огнестойкое остекление содержит по меньшей мере один вспучивающийся слой гидратированного силиката щелочного металла между двумя стеклянными листами, причем состав, дающий этот слой, полученный без сушки, предусматривает применение водной суспензии коллоидного диоксида кремния в таком количестве, что диоксид кремния, введенный с этой суспензией, составляет не менее 25% от общего диоксида кремния во вспучивающемся слое, а молярное отношение диоксида кремния/оксида щелочного металла составляет менее 4.

 

---

ОГНЕСТОЙКОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ
Описание
Настоящее изобретение относится к элементом огнестойкого остекления, содержащим, по меньшей мере, один слой гидратированного силиката щелочного металла между двумя стеклянными листами, причем воздействие на указанный слой силиката пламени вызывает образование непрозрачной пены, которая препятствует прохождению излучения и удерживает стеклянные листы, к которым присоединяется слой (слои) силикатов щелочных металлов.
Использование гидратированных силикатов щелочных металлов для получения огнестойких элементов остекления традиционно реализуется двумя различными способами. Наиболее распространенный способ включает частичное высушивание раствора до образования слоя или пленки с относительно низким содержанием воды около 20 - 25%. В соответствии со вторым способом, силикат присутствует в виде геля с высоким содержанием воды около 50%.
Указанные два вида изделий отличаются по составу и свойствам.
Е$о втором способе производства при использовании этих предшествующих технологий вспучивающийся продукт образуется за счет добавления в растворы силикатов щелочных металлов веществ, называемых "отвердителями" или "отверждающими агентами". Указанные определения являются общими для веществ, способствующих образованию сшитых полисиликатов. Они тщательно выбираются таким образом, чтобы после их добавления в раствор силиката щелочного металла состав отвер-ждался за относительно короткий промежуток времени без необходимости использования какой-либо операции сушки.
В случае указанных веществ состав вместе с добавками, как правило, наливают перед отверждением между двумя стеклянными листами, создающими замкнутое пространство. Краевая полоса, расположенная по периметру стеклянных листов, соединяет их с образованием уплотнения и удерживает состав между листами в период отверждения.
Известно, что два вышеуказанных способа производства, демонстрируют существенные изменения в свойствах, полученных для основных составов, предполагаемых идентичными. Причины таких изменений не совсем ясны. Исследования, проведенные изобретателями в ходе постоянного отслеживания параметров, которые позволяют определить противодействующие факторы, говорят об их сложном развитии в процессе формирования указанных составов. По-видимому, на указанное развитие влияет природа исходного сырья. В частности, промышленные силикаты щелочных металлов с одинаковым основным составом не приводят к постоянным свойствам. По-видимому, природа или структура силикатов щелочных металлов, присутствующих в указанных растворах, вероятно, развивается, в частности, в результате процесса, который может быть охарактеризован как "созревание". Точная природа указанного развития не установлена. Согласно одной из теорий, при условиях, сходных с условиями применения, указанные силикаты щелочных металлов соединяются с образованием коллоидных растворов, в которых частицы более или менее объемны, в зависимости от способа получения.
Как бы то ни было, важно отметить, что применение промышленных растворов силикатов щелочных металлов без специальных мер предосторожности не позволяет гарантировать постоянное качество изделий, получаемых из них.
В настоящем изобретении предлагается получать элементы остекления, содержащие, по меньшей мере, один вспучивающийся слой гидратированного силиката щелочного металла между двумя стеклянными листами, причем состав, дающий этот слой, полученный без применения сушки, предусматривает применение водной суспензии коллоидного диоксида кремния в таком количестве, при котором диоксид кремния, вводимый вместе с указанной суспензией, составляет не менее 25% общего количества диоксида кремния, содержащегося в конечном составе. Предпочтительно, количество вводимого коллоидного диоксида кремния составляет по меньшей мере 35% общего количества диоксида кремния, содержащегося в материале вспучивающегося слоя, и более предпочтительно по меньшей мере 40%. Данная пропорция может возрастать до 60% и более.
В отличие от предшествующих технологий, в которых все внимание уделялось выбору раствора силиката, по настоящему изобретению решающим фактором является формирование коллоидов, составляющих конечный состав. Кроме того, если применение промышленных растворов силикатов представляет хотя бы частичный интерес по причине их относительно невысокой стоимости, когда указанные растворы образуют часть сырья, то необходимо обеспечивать надлежащий контроль условий их применения. Также возможно, по меньшей мере частично, заменить растворы промышленных силикатов щелочных металлов на составы, полученные из специально выбранных материалов. Для указанных целей предпочтительным является использование гидроксида щелочного металла и диоксида кремния в водной коллоидной суспензии.
Если делается выбор по-прежнему использовать промышленный раствор силиката щелочного металла в сырье, то по настоящему изобретению лишь одна часть диоксида кремния поступает из этого раствора силиката. На практике, указанная часть не превышает 60%, а предпочтительно не превышает 50%. Также по настоящему изобретению весь диоксид кремния может поступать из коллоидных растворов диоксида кремния. Хотя себестоимость такой технологии несколько выше, поскольку характеристики указанных изделий полностью поддаются контролю, постоянство их полученных свойств значительно улучшено.
Естественно, можно комбинировать в различной степени присутствие диоксида кремния из промышленных растворов силикатов и присутствие диоксида кремния из коллоидных суспензий в вышеуказанных пределах.
Кроме того, если часть промышленных силикатов такова, что содержание щелочных металлов из указанных силикатов оказывается недостаточным для достижения тех необходимых соотношений ЭЮг/МгО, которые будут обсуждаться ниже, то соответствующее количество следует добавить. Добавление щелочных металлов осуществляется по настоящему изобретению в виде гидроксидов присутствующего щелочного металла или щелочных металлов. Используемый гидроксид находится в виде либо концентрированного раствора, либо даже в виде гранул гидратированного гидроксида, чтобы вводить в состав как можно более ограниченное количество воды.
Касается ли это растворов промышленных силикатов или специального раствора, полученного комбинированием суспензий коллоидного диоксида кремния и гидро-ксидов щелочных металлов, или даже смешанного состава, включающего промышленные силикаты, и получения комбинации, указанной выше, этот состав должен быть пригоден для хранения на всех стадиях его получения без риска отвердевания. Стабильность зависит от различных условий. Эти условия одновременно касаются содержания воды, пропорций диоксида кремния и щелочных металлов, а также температуры. Эти условия требует учета противоречащих друг другу требований.
Для предотвращения высыхания окончательного состава, используемого для получения вспучивающегося слоя, необходимо ограничить содержание воды на всех стадиях производства и, следовательно, содержание различных составляющих.
Известно, однако, что растворимость силикатов щелочных металлов зависит от молярного отношения ЗЮг/МгО. Чем выше указанное отношение, тем ниже растворимость, или, более точно, тем больше необходимо увеличить содержание воды для предотвращения образования геля в ходе производственного процесса.
Именно по вышеуказанным причинам промышленные растворы силикатов имеют более высокое содержание воды, когда отношение БЮг/МгО выше. Так, в случае промышленных гидратированных силикатов натрия содержание воды составляет порядка 65% при молярном отношении 3,3, и 45% при молярном отношении, равном всего 2.
Добавление коллоидной суспензии диоксида кремния также неизбежно вводит определенное содержание воды. Промышленные коллоидные суспензии диоксида кремния содержат не более 50 масс. % диоксида кремния, а остальную часть составляет вода.
Для того чтобы можно было одновременно создавать условия, описанные ниже, относительно высокого молярного соотношения ЭЮг/МгО и содержания воды, по-видимому, необходимо использовать либо промышленные диоксиды кремния с низким молярным отношением и низким содержанием воды и затем добавлять значительную долю концентрированного коллоидного диоксида кремния, либо получать
указанные составы из коллоидной суспензии диоксида кремния и концентрированных растворов гидроксидов щелочных металлов, либо также в форме гранул, или даже сочетать эти два указанных типа.
Также при необходимости, по настоящему изобретению можно до определенной степени регулировать содержание воды в промышленных растворах силикатов, например, с использованием операции вакуумного испарения, которая позволяет снизить исходное содержание воды в указанных составах.
Формирование составов по настоящему изобретению определяется необходимыми свойствами получаемых вспучивающихся слоев. С этой точки зрения состав должен предпочтительно обладать достаточными огнеупорными характеристиками, чтобы проявлять необходимые качества под воздействием пламени. Эти характеристики, которые определяются атомным отношением вЮг/МгО, определяют параметр Tg пены, образующейся в результате реакции на пламя материала, формирующего слой. Чем выше указанное соотношение, тем выше и Tg, или, другими словами,, тем выше температура, при которой наступает размягчение пены.
Напротив, силикаты щелочных металлов с наиболее высокими молярным отношениями проявляют устойчивость, т.е. остаются в жидком состоянии, в случае, если в растворах имеется высокое содержание воды. Несмотря на то, что наличие воды, независимо от того, в каком виде она присутствует во вспучивающемся материале, является важным элементом механизмов, проявляющихся в ходе испытаний на огнестойкость, свойства полученных элементов остекления и их стойкость с течением времени требуют ограничения содержания воды.
Изделия по настоящему изобретению преимущественно имеют молярное отношение БЮг/МгО в диапазоне от 3 до 4, предпочтительно от 3,5 до 3,9, а наиболее предпочтительно от 3,6 до 3,9.
Независимо от вида, в котором она присутствует во вспучивающемся материале, вода предпочтительно должна иметь пропорцию от 40 до 55 масс. %, предпочтительно от 44 до 50 масс. %, а наиболее предпочтительно от 46 до 48 масс. %.
Щелочные металлы, образующие часть состава вспучивающихся материалов по настоящему изобретению, предпочтительно представляют собой калий или натрий или даже смесь двух металлов в различных пропорциях. Однако предпочтительны силикаты калия. При том же молярном отношении БЮг/МгО силикаты калия обеспечивают более высокий параметр Tg пены по сравнению с силикатами натрия. Следовательно, их использование способствует огнестойким свойствам. Кроме того, изделия выбирают по их прозрачности. Изделия на основе силикатов калия, в частности, получаемые синтетическим образом путем проведения реакции между коллоидным диоксидом кремния и гидроксидом калия, остаются в значительной степени прозрачными независимо от содержания воды по сравнению с аналогичными по характеристикам изделиями на основе силикатов натрия. Следовательно, силикаты калия имеют более широкие возможности применения.
Также по настоящему изобретению можно использовать смеси силикатов калия и натрия. Однако такие смеси дают более низкий параметр Tg по сравнению с силикатами калия. Смесь, содержащая равные доли силикатов калия и натрия, может дать даже более низкий параметр Tg по сравнению со случаями использования двух силикатов по отдельности, причем смесь представляет собой состав, который может быть приравнен к эвтектическому.
Компоненты вспучивающихся материалов могут также включать известные добавки для улучшения их огнестойких характеристик, устойчивости против старения или их механических свойств.
Традиционно добавление в состав глицерина или полиола, в частности, этиленгли-коля, используется для улучшения механических свойств вспучивающихся слоев за счет придания им некоторой дополнительной пластичности. Содержание указанных добавок во вспучивающемся материале не превышает 10 масс. %, а предпочтительно остается равным или менее чем 5 масс. %. Их содержание ограничивают, в частности, для учета того, что присутствие указанных материалов органической природы может иметь неблагоприятный эффект на огнестойкие характеристики при чрезмерно высоком содержании.
Агенты в виде силоксана, модифицирующие состав материала, например, TEOS (тетраметилсилоксан) или MTEOS (метилтриэтилсилоксан) или даже DMDES (диме-тилдиэтилсилан), также могут использоваться, в частности, для улучшения механических свойств остекления. Их содержание в материале не превышает 3 масс. %.
Предпочтительными также являются другие типы добавок, включая различные поверхностно-активные вещества, способствующие смачиванию стеклянных листов, с которыми входит в контакт вспучивающийся состав на основе силикатов щелочных металлов.
Разработке высоко однородных пен также способствует наличие такого материала, как мочевина или амины, такие как ТМАН (тетраметилгидроксиамин). Указанные компоненты, предпочтительно, составляют не более 1 масс. % вспучивающегося слоя.
В методах производства важно контролировать температуру составов. На разных стадиях концентрация силикатов щелочных металлов такова, что значительное повышение температуры может привести к быстрому процессу отвердевания, что будет препятствовать какому-либо дальнейшему применению. Реакции различных компонентов, коллоидного диоксида кремния, промышленных силикатов щелочных металлов и гидроксида щелочного металла являются в значительной степени экзотермическими. По этой причине во время образования указанных составов их следует охлаждать.
Особенно важно контролировать температуру во время комбинирования компонентов. На этом этапе состав можно поддерживать в жидком состоянии в течение длительного времени только за счет охлаждения. При температурах ниже 5°С указанные составы могут оставаться жидкими в течение нескольких суток, в то время как при температуре 20°С они быстро отверждаются, а при 50°С отвердевание происходит практически мгновенно.
Образование конечного состава, предпочтительно, проходит через промежуточные стадии, в ходе которых состав остается нечувствительным или мене чувствительным к повышению температуры. В частности, один из способов осуществления процесса
заключается в поддержании молярного отношения SiC^/MaO на не слишком высоком уровне до окончательного добавления коллоидного диоксида кремния. При необходимости добавление коллоидного диоксида кремния проводится полностью во время указанного последнего шага.
Во всех случаях состав должен оставаться жидким в течение достаточного периода, чтобы можно было осуществить все процессы обработки, проводимые после соединения различных компонентов, например, дегазацию, которая может потребоваться для удаления пузырьков воздуха, вводимых во время смешивания указанных компонентов. Предпочтительно, приготовление состава осуществляется таким образом, чтобы его вязкость оставалась достаточно низкой в течение периода не менее 120 минут.
Как указано выше, элементы огнестойкого остекления по настоящему изобретению изготавливаются путем наливания конечного раствора либо на удерживаемый в горизонтальном положении стеклянный лист с удерживающий полосой по его периметру, либо непосредственно между двумя листами, соединенными посредством такого же типа краевой полосы с целью создания замкнутого пространства, за исключением отверстий для заполнения. Краевые полосы, традиционно используемые для этих применений, представляют собой бутиловые или силиконовые полосы.
Для легкости осуществления указанных операций заливаемый состав предпочтительно выбирается таким, чтобы его вязкость не превышала 500 мПа с.
Вариантом применения элементов остекления по настоящему изобретению, вызывающим особый интерес, является изготовление корабельных иллюминаторов. Огнестойкие иллюминаторы традиционно изготавливаются из двойного остекления с огнестойким остеклением, направленным во внутреннее пространство. Использование вспучивающихся материалов с повышенным параметром Tg с одной стороны и относительно большая толщина с другой означают, что можно избежать применения множества вспучивающихся слоев, присоединяемых к соответствующим стеклянным листам. Следовательно, при равной эффективности, элементы остекления по настоящему изобретению могут быть относительно легче и менее объемными. Однако, прежде всего, непосредственное формирование элементов остекления прием
лемых размеров, ставшее возможным путем введения вспучивающегося материала посредством заливки, позволяет применять листы закаленного стекла. В соответствии с существующими стандартами, иллюминаторы должны фактически изготавливаться из закаленных листов. Слои, высушенные непосредственно на листах стекла, должны затем обрезаться для удаления кромок. Таким образом, указанные элементы остекления, в которых высушен слой, не могут применяться, поскольку закалка препятствует любой последующей обработке резанием.
Изготовление элементов остекления по настоящему изобретению схематически изображено на прилагаемых фигурах, где:
- на фиг. 1 представлено перспективное изображение базового огнестойкого остекления;
- на фиг. 2 изображена схема способа изготовления элементов остекления по настоящему изобретению;
- на фиг. 3 изображена схема другого способа изготовления элементов остекления по настоящему изобретению;
- на фиг. 4а, 4Ь, 4с изображены типичные элементы двойного остекления, которые можно изготовить по настоящему изобретению.
Базовый элемент элементов прозрачного огнестойкого остекления изготавливается из вспучивающегося слоя 3, удерживаемого между двумя стеклянными листами 1 и 2. Как показано, стеклянные листы выполнены монолитными или, при необходимости, изготавливаются из многослойной структуры, включающей промежуточный слой, например, поливинилбутираля.
На основе указанного элемента изготавливаются коммерчески доступные элементы огнестойкого остекления, в частности, путем соединения вместе в такой же конфигурации нескольких вспучивающихся слоев и нескольких стеклянных листов, которые, в зависимости от предназначения, могут быть либо одинаковыми, либо различными.
Способ изготовления слоев, полученных путем высушивания, предполагает уменьшенную толщину для того, чтобы не увеличивать чрезмерно время высушивания. Указанное время значительно возрастает при увеличении толщины слоя, поэтому
для поддержания его в приемлемых для промышленного производства пределах толщина слоев на практике не превышает 1 -2 мм. Несмотря на существующую возможность наложения нескольких таких слоев друг на друга, остается риск того, что весь процесс изготовления толстых элементов скоро станет экономически нецелесообразным.
Обеспечивая состав вспучивающегося материала, который можно заливать перед его отвердеванием, настоящее изобретение позволяет изготавливать слои, толщина которых не ограничивается способом их производства. Толщина определяется, например, расстоянием, разделяющим два стеклянных листа, между которыми вводится состав в период времени между его изготовлением и отвердеванием.
Некоторых варианты применения требуют или предпочтительно используются со вспучивающимися слоями с толщинами значительно больше, чем у слоев, полученных высушиванием. Их толщина может достигать 8, 10 или даже 12 мм и более. Выбор более значительной толщины, в частности, представляет собой возможную альтернативу элементам остекления, образованным из множества вспучивающихся слоев, разделенных таким же количеством стеклянных листов. Такие конструкции используются для элементов остекления, которые должны обеспечивать особенно высокую стойкость при испытании на огнестойкость. В этом отношении известны, например, элементы остекления, содержащие 5 стеклянных листов в соединении с 4 вспучивающимися слоями. Однако элементы остекления для специальных целей могут содержать еще большее количество листов. Такие конструкции неизбежно являются очень толстыми и тяжелыми. Осуществление настоящего изобретения обеспечивает привлекательную альтернативу таким сложным элементам остекления.
Хотя вспучивающиеся составы по настоящему изобретению предполагается использовать путем заливки в пространство, разделяющее два стеклянных листа, не исключены и другие способы реализации. В частности, состав можно наливать на горизонтально расположенный лист, имеющий краевую полосу для удержания раствора по его периметру. После этого накладывается второй стеклянный лист, если необходимо, после отверждения вспучивающегося материала, и в этом случае сборка может осуществляться путем каландрирования и/или пропускания через печь, как и в случае слоев, полученных сушкой.
На фиг. 2 схематически изображены различные стадии производства остекления по настоящему изобретению. Указанный способ производства предусматривает использование промышленных силикатов щелочных металлов.
Приготовление состава включает смешивание промышленного силиката щелочного металла и коллоидного диоксида кремния. В этом частном случае для получения составов, которые в особенности отвечают условиям отношения БЮг/МгО и содержания воды, выбор предпочтительно заключается в применении силиката, имеющего относительно высокое молярное отношение БЮг/МгО, и содержание воды, первоначально пониженного путем, например, вакуумного испарения, или в использовании в качестве исходного материала силиката с более низким отношением, но содержащего меньше воды. В обоих случаях желательно добавлять по возможности наиболее концентрированную суспензию коллоидного диоксида кремния для ограничения введения воды. Наиболее концентрированные промышленные суспензии диоксида кремния, предпочтительно, имеют содержание диоксида порядка 50%.
Относительные пропорции раствора силиката, а также коллоидного диоксида кремния определяются исходными материалами, используемыми для их приготовления. Задача состоит, с одной стороны, в приготовлении раствора, который содержал бы наибольшее возможное количество сухого вещества и, с другой стороны, в повышении молярного отношения смеси. Хотя предпочтительным представляется в качестве исходного материала применять, как указано выше, раствор силиката с низким содержанием воды, это приводит к относительно низкому молярному отношению и, следовательно, к необходимости добавления значительно количества коллоидного диоксида кремния; и наоборот, хотя диоксид кремния в суспензии привносит воду в количестве не менее около 50% от добавленной массы, очевидно, что в целях оптимизации значительные изменения неприемлемы для того, чтобы поддерживать наименьший желательный уровень воды в смешанных материалах. Во всех случаях добавление диоксида кремния к указанным составам промышленных силикатов достаточно значительное. Оно не может составлять менее 25% общего количества диоксида кремния в конечном составе.
Смешение проводится с перемешиванием для гомогенизации состава, как показано в 4. Состав проходит дегазацию для удаления растворенных газов и каких-либо пузырьков, присутствующих после смешения. Удаление может происходить путем просто оставления раствора в покое или с использованием любой другой известной технологии, например, ультразвука или вакуумного отвода газа.
При обычной температуре окружающей среды состав остается в жидком состоянии в течение нескольких часов. Именно в этот период времени состав можно наливать в пространство, ограниченное двумя стеклянными листами и герметизирующей полосой, расположенной по их периметру, как показано в 5.
Вспучивающийся состав остается стабильным при температуре около 4°С. В охлажденном виде его можно хранить в течение нескольких дней без отвердевания. Напротив, при значительном повышении температуры происходит быстрое отвердевание. При 50°С состав коагулирует в течение нескольких минут.
Для приготовления указанных растворов также можно в качестве исходного материала использовать коллоидный диоксид кремния и гидроксид щелочного металла вместо ведения раствора промышленных силикатов щелочных металлов. Схема на фиг. 3 изображает такой технологический процесс. На схеме также изображено образование силиката из коллоидной суспензии диоксида кремния с одной стороны и из гидроксида щелочного металла, с другой.
Гидроксид щелочного металла используется либо в виде раствора, либо, по меньшей мере, частично, в виде твердых гранул, чтобы максимально ограничить содержание воды в растворе. Концентрации растворов гидроксида могут быть относительно высокими. Содержание оксидов металлов достигает 42% в случае раствора и, по меньшей мере, 71% в случае гранул.
Воспроизводимость составов и однородность свойств полученных изделий улучшаются, поскольку приготовление составов не предполагает использования растворов промышленных силикатов. Коммерчески доступные промышленные силикаты демонстрируют несколько непостоянное поведение при кажущихся одинаковых базовых составах. Тем не менее, по экономическим соображениям может быть приемле
мым, по меньшей мере, частично продолжать использовать промышленные силикаты щелочных металлов для получения указанных составов. Данный вариант показан пунктирными линиями на той же фигуре.
Независимо от того, полностью или частично силикат получен за счет реакции суспензии диоксида кремния с гидроксидом щелочного металла, полученная смесь 6 должна соответствовать вышеуказанным условиям отношения ЗЮг/МгО и содержания воды. Кроме того, как указано выше, окончательный состав 7 формируется добавлением суспензии диоксида кремния. Как и в предыдущем случае, полученный таким образом состав применяется, в частности, путем заливания в пространство, ограниченное двумя стеклянными листами и краевыми полосами, расположенными по их периметру.
На фиг. 4а, 4Ь, 4с изображены различные практические примеры остекления по настоящему изобретению.
На фиг. 4а изображено двойное остекление, содержащее, помимо огнестойкого остекления, стеклянный лист 8, отделенный от этого остекления, причем пространство 9 между этими двумя элементами может заполняться или не заполняться газом, применяемым для термоизоляции, например, аргоном. Стороны стеклянных листов, обращенные в сторону указанного пространства, могут быть также покрыты известными способами тонкими слоями, в частности, для создания преграды для распространения инфракрасных лучей. К известным слоям относятся, в частности, слои на основе оксидов, возможно, легированные оксидом олова, оксидами индия и олова и т.д.
Фигура 4Ь аналогична предыдущей. В этом случае лист 8 выполнен многослойным и состоит из двух стеклянных листов, соединенных промежуточным листом 10, обычно изготавливаемым из ПВБ (поливинилбутираля). Преимущество присутствия такого многослойного узла заключается в обеспечении соответствующей механической прочности данной типа продукции. Кроме того, наличие промежуточного слоя представляет собой эффективный фильтр ультрафиолетовых лучей. Вспучивающийся слой таким образом защищен от любого нежелательного риска старения, связанных с воздействием этих ультрафиолетовых лучей.
Хотя применение "заливаемых" составов позволяет увеличивать толщину вспучивающихся слоев, тем не менее можно разделять слой при необходимости, что позволяет дополнительно усилить огнестойкие характеристики. На фиг. 4с изображено двойное остекление, имеющее огнестойкую часть, образованную из двух вспучивающихся слоев 11 и 12, разделенных дополнительным стеклянным листом.
Приведенные здесь примеры не являются ограничивающими. То же самое относится к приведенным ниже примерам способов приготовления составов вспучивающихся слоев по настоящему изобретению.
Различные элементы остекления по настоящему изобретению подвергают испытаниям на огнестойкость согласно стандарту EN 1364-1.
Тестируемые элементы остекления имеют размеры 500 х 500 мм. Два листа закаленного стекла (140 МПа) имеют толщину 6 мм. Вспучивающийся состав заливают между листами в толщину 6 мм. Листы разделяют между собой при помощи стальной распорки, покрытой бутиловыми полосами. Листы также склеивают по периметру при помощи силиконового адгезива.
Во всех этих испытаниях вспучивающийся состав имеет отношение щелочного металла Si02/M20, равное 3,8. Составы получают либо путем ведения специальных промышленных силикатов (К60) или силикатов, полученных в результате реакции коллоидного диоксида кремния и гидроксида калия в виде 53% раствора, либо в виде 85,6% гранул, посредством нескольких промежуточных шагов (IS 1, IS2, IS 3).
Составы, показанные по массе промышленного силиката и коллоидного диоксида кремния (CLX), представляют собой следующие:
Si02/K20
Si02 %
К20 %
Na20 %
Вода %
К60
1,44
29,0
31,0
0,3
39,7
CLX
45,0
0,2
47,8
Четыре состава (А, В, С, D) получены из компонентов в массовых пропорциях и приводят к составам, имеющим характеристики, которых приведены в следующей таблице.
Источник К
Дополнительный
Вода
Промежуточные (IS) или
окончательные составы
тип
части
тип
части
части
части
Si02/K20
Вода
IS 1
КОН
53%
109,2
CLX
100
1,4
52,1%
з,п
IS 2
КОН 85,6%
52,3
IS 1
209,2
0,82
47,3%
2,49%
IS3
IS 2
261,5
CLX
77,3
1,44
47,5%
3,40%
К60
93,6
CLX
100
2,33
3,80
50,0%
4,00%
К60
93,6
CLXS
100
1,96
3,80
48,0%
4,00%
IS 1
209,2
CLX
166,0
3,80
50,4%
4,61
IS3
338,8
CLX
294,3
3,80
47,8%
4,92%
Составы А и В содержат специальные промышленные силикаты, составы С и D не содержат таких силикатов и формируются последовательно посредством промежуточных составов, причем последним шагом является конечное добавление диоксида кремния.
Вместе с промышленным коллоидным диоксидом кремния вводится этиленгликоль. Его роль в указанных составах при имеющихся концентрациях имеет небольшое значение для огнестойких свойств.
В соответствии со стандартом таким образом сконфигурированные остекления рассматриваются с точки зрения непроницаемости (Е), а также изолирующей способности (EI). Все четыре остекления демонстрируют непроницаемость свыше 120 минут. Испытания изолирующих свойств дали следующие результаты: А - 36 мин., В - 39 мин., С - 30 мин., D - 32 мин. Различия являются относительно незначительными между изделиями, полученными с использованием двух методов производства, по отношению к подтвержденным огнестойким характеристикам.
Кроме того, изделия по настоящему изобретению тестировали для определения оптических характеристик и влияния старения на эти характеристики в различных тестах. Изначально эти изделия обладают высокой прозрачностью. Они не показывают какой-либо мутности и не имеют каких-либо пузырьков.
Они подвергались ускоренному старению при 80°С и не показывали какой-либо мутности в течение 21 суток воздействия, что соответствует эксплуатации в течение 10 лет при нормальных условиях использования при стандартной температуре. Аналогичным образом, в испытании на старение при температуре 60°С под воздействием ультрафиолетового излучения (Q-панель), не было обнаружено появление пузырьков через 1000 часов воздействия. Таким образом, изделия являются высоко стабильными с течением времени.
Кроме того, удлинение этих тестов до появления помутнения демонстрирует неожиданным образом, что при одинаковом молярном отношении образование помутнения наступает через больший промежуток времени, если концентрация воды выше, в отличие от того, что обычно обнаруживается в случае высушенных гелей.
Формула изобретения
1. Прозрачное огнестойкое остекление, содержащее, по меньшей мере, один вспучивающийся слой гидратированного силиката щелочного металла между двумя стеклянными листами, причем состав, дающий этот слой, полученный без сушки, предусматривает применение водной суспензии коллоидного диоксида кремния в таком количестве, что диоксид кремния, введенный с этой суспензией, составляет не менее 25% от общего диоксида кремния во вспучивающемся слое.
2. Остекление по п. 1, где количество диоксида кремния, введенного в состав в виде водных суспензий коллоидного диоксида кремния, составляет не менее 35% от общего диоксида кремния во вспучивающемся слое.
3. Остекление по п. 1, где диоксид кремния из водных растворов промышленных силикатов щелочных металлов составляет не более 60% от общего диоксида кремния во вспучивающемся слое.
4. Остекление по п. 1, где диоксид кремния из водных растворов промышленных силикатов щелочных металлов составляет не более 50% от общего диоксида кремния во вспучивающемся слое.
5. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором состав, приводящий к вспучивающемуся слою без сушки, формируется из водного раствора силиката щелочного металла, который является стабильным при стандартной температуре и называется промежуточным составом, который имеет молярное отношение Si02/M20 самое большее равное 2,5, и к которому добавляется коллоидный диоксид кремния в водной суспензии.
6. Остекление по п. 5, где промежуточный состав имеет молярное отношение Si02/M20 от 1,4 до 2.
7. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где материал, образующий вспучивающийся слой, имеет молярное отношение Si02/M20 по меньшей мере 3 и менее чем 4 и содержание воды от 40 до 55 масс. %.
8. Остекление по п. 7, где молярное отношение материала, образующего вспучивающийся слой, составляет по меньшей мере 3,5 и не более 3,9.
9. Остекление по п. 7, где молярное отношение материала, образующего вспучивающийся слой, составляет по меньшей мере 3,6 и не более 3,9.
10. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где содержание воды в материале, образующем вспучивающийся слой, составляет от 44 до 50 масс. %.
11. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где содержание воды в материале, образующем вспучивающийся слой, составляет от 46 до 48 масс. %.
12. Остекление по любому из предшествующих пунктов, где материал, образующий вспучивающийся слой, также включает глицерин или полиол в количестве самое большее равном 5 масс. %.
13. Остекление по п. 12, где материал, образующий вспучивающийся слой, включает этиленгликоль в количестве самое большее равном 5 масс. %.
14. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где материал, образующий вспучивающийся слой, дополнительно содержит аминированные добавки.
15. Остекление по п. 14, где материал, образующий вспучивающийся слой, содержит не более 1 масс. % ТМАН.
16. Остекление по одному из предшествующих пунктов, в котором вспучивающийся слой отверждается, получаясь из жидкого состава, залитого в пространство, ограниченное двумя стеклянными листами и краевой полосой, расположенной по периметру этих листов, причем указанная конфигурация образует герметичную ячейку после повторного закрывания отверстий, необходимых для заливки и удаления присутст-Е> ующего газа.
17. Остекление по п. 16, где во время заливки состав, заливаемый между двумя стеклянными листами, имеет вязкость, которая не превышает 500 мПас.
18. Остекление по одному из пп. 16 или 17, где при соединении всех его компонентов заливаемый состав имеет время использования до отверждения не менее 120 мин. при температуре 20°С.
19. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где состав, дающий вспучивающийся слой, поддерживается в жидком состоянии путем блокирования образования коллоидов за счет охлаждения этого состава так, чтобы его температура не превышала 5°С.
20. Остекление по одному из предшествующих пунктов, где стеклянные листы представляют собой закаленное стекло.
21. Остекление по предшествующему пункту, которое образует часть состава элементов многослойного остекления, используемых для изготовления корабельных иллюминаторов.
Фиг. 2