(57)【要約】  本発明の一局面によれば、硬化可能なアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を二酸化ケイ素ナノ粒子と混合して第１の含水量を有する充填物を形成させるステップと、充填組成物の含水量が第１の含水量よりも小さい第２の含水量となるまで充填組成物の水の一部を薄膜蒸発させて、第２の含水量で充填組成物を流動可能にするステップと、２つの透明支持成分の間の中間空間に第２の含水量を有する充填組成物を導入するステップと、第２の含水量を維持しながら支持成分の間の中間空間の充填組成物を硬化させるステップとを備える、保護成分を製造する方法が提供される。
2013514957.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の含水量を有する充填組成物として、二酸化ケイ素ナノ粒子を有する硬化可能なアルカリ金属ケイ酸塩水溶液を調製するステップと、
充填組成物の含水量が第１の含水量よりも小さい第２の含水量となるまで充填組成物の水の一部を薄膜蒸発させて、第２の含水量で充填組成物を流動可能にするステップと、
２つの透明支持成分の間の中間空間に第２の含水量を有する充填組成物を導入するステップと、
第２の含水量を維持しながら支持成分の間の中間空間の充填組成物を硬化させるステップとを含む、
防火成分を製造する方法。
【請求項２】
充填組成物を調製するステップは、少なくとも第１の構成成分と第２の構成成分とを混合することによって行われる、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
第１の構成成分は、水中に分散した二酸化ケイ素粒子を含み、第２の構成成分は、アルカリ金属ケイ酸塩またはアルカリ金属水酸化物である、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
充填組成物は硬化可能であり、ＳｉＯ２：Ｍｅ２Ｏのモル比が４：１〜７：１の範囲内であるポリケイ酸塩を与える（Ｍｅ２Ｏはアルカリ金属酸化物であり、ＭｅはＫ、Ｎａおよび／またはＬｉである）、上記の請求項のうちのいずれかに記載の方法。
【請求項５】
第１の含水量は、４０重量％〜５０重量％の範囲内であり、第２の含水量は、第１の含水量よりも４重量％〜１０重量％小さい、上記の請求項のうちいずれかに記載の方法。
【請求項６】
薄膜蒸発を行うステップは、充填組成物の連続導入と充填組成物の連続排出とを有する連続プロセスで行われる、上記の請求項のうちいずれかに記載の方法。
【請求項７】
薄膜蒸発を行うステップは、
勾配を有する壁の上側にわたって、導入された充填組成物を分布させるサブステップと、
蒸発した水を同時に除去しながら充填組成物を重力によって壁に沿って流動させるサブステップと、
下方向に流動した充填組成物を排出するサブステップとを含む、
請求項６に記載の方法。
【請求項８】
壁は加熱され、２０℃〜６５℃の温度範囲を有する、請求項７に記載の方法。
【請求項９】
水が蒸発する空間は３１０ｍｂａｒ以下の減圧状態で維持される、請求項７または８に記載の方法。
【請求項１０】
壁は管を形成し、充填組成物は管の内側に沿って下方向に流動する、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
支持成分はガラス板である、上記の請求項のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
少なくとも１つのガラス板は強化される、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
少なくとも１つのガラス板はコーティングされる、請求項１１または１２に記載の方法。
【請求項１４】
上記の請求項のいずれかに記載の方法によって製造される、防火成分。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、少なくとも２つの支持成分、例えばガラス板と、支持成分の間の中間空間に膨張性防火層とを有する半透明保護成分に関する。
【背景技術】
【０００２】
このような保護成分は、例えば、ＥＰ０６２０７８１号により公知である。この文献において教示される防火層は、アルカリ金属ケイ酸塩と硬化剤とからなる含水充填組成物を硬化させてポリケイ酸塩を形成することによって製造される水性アルカリ金属ケイ酸塩である。このポリケイ酸塩において、二酸化ケイ素とアルカリ金属酸化物とのモル比は少なくとも４：１である。完全に硬化された防火層は、支持成分の間の封止された中間空間で起こる硬化によって、含水充填組成物の水を実質的に全て含む。含水量は、４４〜６０重量パーセントの範囲内である。この手法によって製造される防熱要素は、優れた防火特性を有しており、合理的な方法によって製造される。
【０００３】
防火層を製造するための代替的な方法は、例えば、ＦＲ２６０７４９１号またはＷＯ２００７／１１８８８７号により公知である。この代替的な方法においては、液状のアルカリ金属ケイ酸塩層がガラス板の上に注がれ、その後に乾燥される。防火層は、使用時および最終状態でガラス板の上に残り、例えば２２％〜３５％（重量％）の範囲の比較的低い含水量を有する。第２のガラス板は、乾燥プロセスの後に防火層に対して接着結合される。代替的な方法には、物理的乾燥プロセスに長い時間がかかり、これにより防熱要素の製造コストが相当に高くなるという欠点がある。
【０００４】
先行技術に係る防火層は、概して比較的高い液体含有量を有しており、これにより、防火層に流動性が残ることとなる。溶液は、固形成分の含有量が過度に高いと崩れ、沈殿が生じるため、充填組成物を混合するための出発材料の含水量を減らすこと、すなわち、より高濃度の原材料を使用することは、適切でない場合が多い。これは、例えば、ケイ酸カリウムおよびシリカゾルの場合、または水酸化カリウムおよび焼成シリカのスラリの場合にも同様のことが言える。充填組成物を中間空間に導入する前に混合容器内で充填組成物を脱気して水を排出する手法もまた、ＥＰ０６２０７８１号またはＥＰ１３９９３１４号から既知である。しかし、充填組成物を混合容器内で加熱してはならず、硬化の開始または極端な進行が引き起こされるような程度または時間で充填組成物を蒸発プロセスにさらしてはならないことから、この手法によって排出できる水の量は非常に小さい。ケイ酸塩組成物を化学的に硬化させる間は中間空間を密封しなければならないことから、中間空間に導入した後は、事実上それ以上の水を除去することはできない。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、先行技術の欠点を克服し、効率的な製造工程において良好な防火特性を有する防火組成物の合成を可能とする、防熱成分およびその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この目的は、請求項に規定される発明によって実現される。 
本発明の一局面によれば、
硬化性アルカリ金属ケイ酸塩水溶液と二酸化ケイ素ナノ粒子とを混合して、第１の含水量を有する充填組成物を得るステップと、
充填組成物の含水量が第１の含水量よりも低い第２の含水量となるまで充填組成物の水の一部を薄膜蒸発させて、第２の含水量で充填組成物を流動可能にするステップと、
２つの透明支持成分の間の中間空間に第２の含水量を有する充填組成物を導入するステップと、
第２の含水量を保ちながら、支持成分の間の中間空間において充填組成物を硬化させるステップとを含む、
防火成分の製造方法が提供される。
【０００７】
比較的高い温度および／または長い作業時間に起因し、含水量を比較的大きく減らすと硬化が促進されてしまうことから、含水量減少が少量の場合にのみ流動性が過剰に制限されずに実施可能であるというジレンマが先行技術から公知であった。本発明のこの手法は、まず、薄膜蒸発方法によって、このようなジレンマなしに含水量を十分に減らすことができるという驚くべき発見に基づいている。同様に、相当な量の水が蒸発した場合においても、コロイドおよび／またはケイ酸含有の混合物の場合に懸念される沈殿は生じず、同質性と流動性を保つことができることが分かった。
【０００８】
薄膜蒸発は、「薄層蒸発」または「流下液膜蒸発」とも言われる。様々な設計を有する適切な装置を得ることができる。薄膜蒸発自体は、化学産業、医薬、および食品加工での蒸留方法における緩やかな熱分離手法として知られる。薄膜蒸発器において、連続プロセスによって、粗生成物は一般的には加熱された壁に沿って下方向に薄膜として運ばれる。これは、揮発性成分が蒸発する状況下で生じる。例えば、蒸発は減圧雰囲気下において生じ得る。例えば、壁は、外側が加熱された管の壁とすることができ、粗生成物はその内側面に沿って運ばれる。先行技術に係る装置においては、揮発性成分（蒸気）が飽和状態となった気体がその後に凝縮器によって凝縮され、蒸留物が得られる。
【０００９】
本発明に係る方法のための薄膜蒸発は、同様に出発充填組成物（すなわち、液体が取り除かれる前の充填組成物）を例えば加熱した壁に付与することによって行われる。実施の際、充填組成物は、例えばワイパなどの機械的手段を用いて壁の上側に渡って広げられるのが好ましい。減圧された環境において、充填組成物は重力によって壁に沿って下方向に流れ、液体が減らされた充填組成物は底部から流れ出る。液体が減らされた充填組成物は、その後に支持成分間の中間空間に導入される。
【００１０】
加熱された壁は、例えば加熱された管の内側壁であってもよい。壁の温度は、室温（２０℃）〜７０℃の範囲、好ましくは２５℃〜４５℃の範囲、例えば２８℃〜４２℃、または３０℃〜４０℃とすることができる。圧力は、例えば３５０ｍｂａｒより高くなく、（現存する装置によるが、）０．０１ｍｂａｒ〜３１０ｍｂａｒ、０．０１ｍｂａｒ〜２００ｍｂａｒ、または１ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒの範囲であり、好ましくは２ｍｂａｒ〜７０ｍｂａｒの範囲、例えば、１０ｍｂａｒ〜５０ｍｂａｒの範囲である。一般的に、圧力を下げることによって温度を下げることが可能である。これにより、公知の物理的相関を適用して、幅広い圧力温度範囲の設定が可能となる。蒸気は必要ではない。蒸気は外に排出することができる、または、蒸気中の水分は、例えば、熱を回復させるために凝縮することができ、凝縮物を廃棄してもよい。
【００１１】
第２の驚くべき発見は、薄膜蒸発器技術によって含水量を元の含水量と比して例えば８％（本明細書において含水量は重量パーセントで特定される）に至る量またはそれ以上を減らした場合であっても、高濃度のアルカリ金属ケイ酸塩充填組成物を化学的に硬化させることができ、最終状態の防火層に混濁または沈殿がないことである。
【００１２】
第３の発見は、含水量が例えば３３％〜４２％、好ましくは３５％〜４０％の範囲減らされた場合であっても、ポリアルカリ金属ケイ酸塩防火層の防火特性が非常に良好なことである。水の蒸発熱による冷却効果が含水量の高い防火層と比して低くなる場合であっても、含水量が高い場合とは異なる防火層の泡の泡構造によって少なくとも一部が補われる場合が多い。特に、泡構造は含水量が高い場合よりも細かくなり、これは断熱効果が高まることを意味する。
【００１３】
本発明の方法において、薄膜蒸発はそれ自体が蒸留プロセスから公知のように、連続プロセスで行われ、充填組成物は、事前に加熱された円柱の外壁に沿って流れ落ちる。
【００１４】
薄膜蒸発においては、真空を付与することができる。これにより、化学反応が過剰に促進されることなく、比較的低い温度で大量の液体を除去することができる。温度が低いことにより、薄膜蒸発の間の硬化プロセスはわずかな規模で開始されるため、第２の含水量を有する充填組成物の粘性は、比較的低く維持することができる。
【００１５】
薄膜蒸発によって減らされた含水量、すなわち、第一の含水量と第二の含水量との差は、例えば、３％〜１０％の範囲、特定的には５％〜８％の範囲となる。
【００１６】
実施態様においては、ＥＰ０６２０７８１号に開示される充填組成物が本発明に係る方法での（薄膜蒸発前の)出発充填組成物として使用される。この文献に開示される量の比および例は、引用としてここに明示的に援用され、これらは本発明の出発充填組成物として採用することができる。
【００１７】
代替的な実施態様によれば、出発充填組成物は、例えば水酸化カリウムのようなアルカリ金属水酸化物とＳｉＯ２ナノ粒子を含むコロイドとを混合することによって製造される。コロイドは、シリカゾルであってもよい。しかし、含水液に含まれる焼成ＳｉＯ２のスラリも同様に利用することができる。
【００１８】
本発明の実施態様において、出発充填組成物は、ケイ酸カリウム（水ガラス）および／または水酸化カリウムと（水中に懸濁されるシリカゾルおよび／または焼成ＳｉＯ２の形態で付与される）ＳｉＯ２粒子とを混合することによって製造され、充填組成物における二酸化ケイ素ＳｉＯ２と酸化カリウムＫ２Ｏとのモル比（割合）は少なくとも４：１である。ケイ酸カリウムの代わりに、ケイ酸ナトリウム、ケイ酸リチウム、またはケイ酸カリウムとケイ酸ナトリウムと／もしくはケイ酸リチウムの混合物を使用することができ、この場合の割合は、同じく少なくとも４：１であるのが好ましい。
【００１９】
本発明に係る防火成分は、充填組成物以外に、支持成分（例えば、２つ以上の平行なガラス板）と周囲を封止する手段とを有する。このような手段自体は公知であり、例えば、ＷＯ０３／０３１１７３ならびにそこに記載されるプロセス、およびそこに記載される手段を参照してもよい。特定的には、このような手段は、周囲を囲い、板の間隔を維持し、例えば熱可塑性および／または弾性を有するストランドを含むことができる。実施態様において、周囲封止部は、間隔を維持する周囲ストランドと周囲封止ストランドとを互いに隣接させて有することができ、各々はガラス板の間に設けられる。
【００２０】
実施態様において、熱可塑性材料および／または弾性材料から構成されるスペーサが押し出し機によって周囲領域に付与される。すなわち、既製ストリップは使用されない。
【００２１】
代替的な実施態様において、既製のストリップ、例えばゴム／ポリマー製の内芯を有する、または有さないブチルストリップ（Novalastik strip）が使用される。
【００２２】
事前に加圧されたガラス板および／またはコーティングされたガラス板は、支持成分として特に有利である。例えば、少なくとも１つのガラス板に対して事前に加圧することができ、例えば、熱的に事前に加圧することができる。付加的にまたは代替として、ガラス板のうちの少なくとも１つは、少なくとも１つのコーティングされた面を有することができる。
【発明の効果】
【００２３】
事前に加圧されたガラス板を使用する組み合わせは、熱抵抗性が特に良好であり、膨張性ポリケイ酸塩組成物の防火特性と併せて最適に作用するため、有利である。しかし、事前に加圧されていないガラス板または他の概して透明な支持成分も使用することができる。
【００２４】
コーティングされたガラス板には、例えば伝達された熱放射を減少させるための公知のコーティング、および／またはガラス板と防火組成物との接着特性を最適化するためのプライマ層を設けることができ、これらにより、防火特性が補強される、および／または他の有利な効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明の方法の過程を概略的に示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
本発明の実施態様は、添付の図面を用いてより詳細に記載される。
図１に示される方法において、公知の出発充填組成物１は、混合容器３内でその構成成分４，５を混合することによって得られ、必要があれば、適切な機械的手段によって十分に混合される。構成成分４，５は、アルカリ金属ケイ酸塩またはアルカリ金属水酸化物溶液、および二酸化ケイ素粒子を含有するコロイドまたは懸濁液である。構成成分の組成物 および混合比は、二酸化ケイ素：アルカリ金属酸化物のモル比が４〜７の範囲内であり、混合物の含水量が４０％〜６０％の範囲内となるように選択される。
【００２７】
混合によって製造される充填組成物は、その後に実質的な遅滞なく薄膜蒸発器１１へ運ばれる。これは、穏やかな状況下で作動する蒸留気化器において公知の態様で構成することができる。
【００２８】
出発充填組成物１は、内側管の内側壁１２に付与され、１つ以上のワイパ（例えば、薄膜蒸発器において公知の周方向ワイプローラ；図示せず）によって、周方向において均一に広げられる。重力によって引っ張られ、充填組成物１は内側壁に沿って下方向に流れる。充填組成物は、同様に蒸留方法から公知のように、連続的に導入または排出される。内側管１２は、所定の温度にされ、二重壁内を循環する熱伝達液１６によってこの所定の温度が維持される（温度調整１７）。充填組成物に含まれる揮発性成分、特に水は、これによって蒸発する。表面積が大きいため、蒸発方法における物質移動は比較的大きい。形成された蒸気は、適切なポンプ１４によって排出される。管の内側は、大気圧より著しく低い調整された所定の圧力に維持される（圧力調整器１８）。蒸気内の揮発性物質は、少なくとも一部が凝縮される。これは、例えば、蒸発熱を回収することができ、または外に排出することができることを意味する。揮発性物質が凝縮されると、主に水である凝縮物を廃棄することができる。
【００２９】
薄膜蒸発器内の流量は、例えば３％〜１０％の望ましい液体量が除去されるまで、蒸発器（のみ）に充填組成物が残るように調整される。除去される液体の量は、内側壁の温度（例えば、２５℃〜３７℃の範囲内）および作動圧力（例えば、０．０１ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒ、または１ｍｂａｒ〜１００ｍｂａｒの範囲内）を設定することによって定めることができる。作動圧力と内側壁の温度との間には相関関係があり、真空が低ければ低いほど、温度も低くなり得る。
【００３０】
蒸発器内での残留時間は、１０秒〜２０分の間、好ましくは２０秒〜３分の間である場合が多い。残留時間または方法量は、必然的にそれぞれの装置の寸法に大きく依存することとなる。
【００３１】
液体が減らされた充填組成物１′は、２つの透明支持成分２１の間の中間空間に導入される。周囲封止部２２は、公知の態様によって設けられ、少なくとも１つの箇所において充填開口部を開放する。中間空間が完全に充填された後、周囲封止部２２は公知の態様によって同様に閉じられ、液体が減らされた充填組成物１′によって満たされた封止中空空間をもたらす。
【００３２】
当然ながら、３つ以上の支持成分を有する構成を、液体が減らされた充填組成物で満たすこともできる。このような構成は、同様に公知である。
【００３３】
図面に示されるようなガラス板の間の周囲封止部は、例えば貼り付けテープなどの他の手段と置き換えることができる。この貼り付けテープは、火災の際に出てくる膨張性防火組成物によって取り外される。
【００３４】
充填組成物１′を硬化させてアルカリ金属ポリケイ酸塩を形成するプロセスは、室温で行うことができ、硬化をより促進させる場合には、適切なオーブン３１で温度を上昇させて行うことができる。
【００３５】
２つのガラス板の間の間隔は、いかなる大きさであってもよい。これは、３つ、４つ、５つ、またはそれ以上の数の平行ガラス板が使用される場合も同様である。間隔は、例えば、少なくとも１．５ｍｍ、少なくとも２ｍｍ、または少なくとも２．５ｍｍである。しかし、本発明の方法は、３ｍｍ以上の支持成分の間隔を有する比較的大きい中間空間を満たすのに特に適している。
【００３６】
加熱可能な内側管および上方向に排出される蒸気を用いる上記の薄膜蒸発器１１の代わりに、薄膜蒸発方法を行うことが可能な他の装置を使用することができる。これらもまた、好ましくは重力の作用下において薄膜の出発充填組成物１が流れる壁に付与され、特に水を含む液体が蒸発して排出されるという原理に概して基づいている。
【００３７】
例えば、上記のタイプの薄膜蒸発器の場合、内側管の内側の最小圧力は、約１ｍｂａｒに限定される。圧力を低くすることが望ましい状況において、管の内側に配置され、圧力をさらに下げる凝縮器を使用することもできる。このような実施態様においては、薄膜蒸発器は短経路蒸発器である。
【００３８】
例えば、管の外側を下方向に流れる充填組成物を有し、筒状以外の壁の形状および／または完全な垂直ではなく、代わりに傾斜した壁を有する薄膜蒸発器の原理に基づくさらなる蒸発器の変形例が考えられる。加熱に関しても、上記のような熱伝達液による熱の導入以外の方策が考えられ、例えば、抵抗要素または電磁誘導による直接的な電気加熱も考えられる。
【実施例】
【００３９】
実施例１：
流動可能で混濁したケイ酸カリウム充填組成物は、適切な濃度のシリカゾルと、ケイ酸カリウムの水ガラス溶液と、凍結防止剤として約５重量％の少量のグリコセルとを混合して作られる。これにより、充填組成物は、モル比が４．７：１のポリケイ酸塩を有するように硬化することができる。充填組成物の含水量は、４７％である。その後、充填組成物は、外側が加熱された二重壁管を有する薄膜蒸発器の内側に塗布され、ワイパによって薄く引き伸ばされる。外側が加熱された面が形成される。蒸発器の作動圧力は５０ｍｂａｒであり、加熱ジャケット（内側管）の温度は４０℃である。１５〜１７ｋｇ／ｈの方法量で、充填組成物の含水量は３９％に減らされる。液体が減らされた充填組成物は、常に流動可能であり（結果として粘度が２０℃で約１５０ｍＰａｓとなる）、混濁し、薄膜蒸発器の蒸留領域の底部から流れ出る。充填組成物は、周囲封止部と充填開口部とを有する２つのガラス板の間の中間空間に導入される。ガラス板の間の間隔は３ｍｍである。充填開口部は閉じられる。ガラス板と、封止部と、充填組成物とからなる防熱成分は、８０℃の作動温度を有するオーブンに導入される。充填組成物は硬化され、透明なポリケイ酸塩となる一方で、減らされた含水量が保たれる。
【００４０】
実施例２：
流動可能で混濁したケイ酸カリウム充填組成物は、適切な濃度の焼成二酸化ケイ素のスラリと、水酸化カリウム溶液と、凍結防止剤として約３％の少量のモノエチレングリコセルとを混合して作られる。これにより、充填組成物は、モル比が４．２：１のポリケイ酸塩を有するように硬化することができる。充填組成物の含水量は４５％である。その後、充填組成物は、外側が加熱された二重壁管を有する薄膜蒸発器の内側に塗布され、ワイパによって薄く引き伸ばされる。外側が加熱された面が形成される。蒸発器の作動圧力は１３０ｍｂａｒであり、加熱ジャケット（内側管）の温度は６０℃である。２０ｋｇ／ｈの方法量で、充填組成物の含水量は３７％に減らされる。液体が減らされた充填組成物は、常に流動可能であり（結果として粘度が２０℃で約１８０ｍＰａｓとなる）、混濁し、薄膜蒸発器の蒸留領域の底部から流れ出る。充填組成物は、周囲封止部と充填開口部とを有する２つのガラス板の間の中間空間に導入される。ガラス板の間の間隔は６ｍｍである。充填開口部は閉じられる。ガラス板と、封止部と、充填組成物とからなる防熱要素は、８５℃の作動温度を有するオーブンに導入される。充填組成物は硬化され、透明なポリケイ酸塩となる一方で、減少した含水量が保たれる。
【図１】
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【国際調査報告】
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