(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
通常の強化工場でもって空気を用いる熱処理により強化されていて安全ガラスの特性を有するケイ酸塩ガラス製のペインを含むＧの耐火性クラスの耐火グレージングであって、強化前に測定して、熱膨張率α20-300が６〜８．５×１０-6Ｋ-1、熱応力係数φが０．５〜０．８Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）、軟化点（粘度＝１０7.6 ｄＰａ・ｓ）が７５０〜８３０℃、そして転移点（粘度＝１０4 ｄＰａ・ｓ）が最高で１１９０℃であるガラスを使用し、当該ガラスが重量％で下記の成分を含むことを特徴とする耐火グレージング。
ＳｉＯ2 ７３    〜７６
ＣａＯ １１    〜１３
Ｎａ2 Ｏ １０    〜１２
Ｋ2 Ｏ ０．１〜  ０．５
Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜  １．５
【請求項２】
使用するガラスが、強化前に測定して、６．５〜７．５×１０-6Ｋ-1の熱膨張率α20-300、０．６〜０．７Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）の熱応力係数φ、８００〜８２０℃の軟化点を示すことを特徴とする、請求項１記載の耐火グレージング。
【請求項３】
前記ペインが１２０〜２００Ｎ／ｍｍ2 ほど、好ましくは１５０〜１９０Ｎ／ｍｍ2 ほどの初期表面圧縮応力を示すことを特徴とする、請求項１又は２記載の耐火グレージング。
【請求項４】
通常の強化工場でもって空気を用いる熱処理により強化されていて安全ガラスの特性を有するケイ酸塩ガラス製のペインを含むＧの耐火性クラスの耐火グレージングであって、強化前に測定して、熱膨張率α20-300が６〜８．５×１０-6Ｋ-1、熱応力係数φが０．５〜０．８Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）、軟化点（粘度＝１０7.6 ｄＰａ・ｓ）が７５０〜８３０℃、そして転移点（粘度＝１０4 ｄＰａ・ｓ）が最高で１１９０℃であるガラスを使用し、当該ガラスが重量％で下記の成分を含むことを特徴とする耐火グレージング。
ＳｉＯ2 ６５    〜６９
ＣａＯ ９    〜１１
ＭｇＯ １    〜  ３
ＳｒＯ ２    〜  ４
Ｎａ2 Ｏ ６    〜  ８
Ｋ2 Ｏ ４    〜  ６
Ａｌ2 Ｏ3 ０．５〜  １．５
ＺｒＯ2 ４    〜  ６
【請求項５】
使用するガラスが、強化前に測定して、６．５〜７．５×１０-6Ｋ-1の熱膨張率α20-300、０．６〜０．７Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）の熱応力係数φ、８００〜８２０℃の軟化点を示すことを特徴とする、請求項４記載の耐火グレージング。
【請求項６】
前記ペインが１２０〜２００Ｎ／ｍｍ2 ほど、好ましくは１５０〜１９０Ｎ／ｍｍ2 ほどの初期表面圧縮応力を示すことを特徴とする、請求項４又は５記載の耐火グレージング。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ケイ酸塩ガラス製のペイン（ｐａｎｅ）を含むＧの耐火性クラスの耐火グレージングに関し、そのペインは通常の強化工場によって空気を用いる熱処理により強化され、そして安全ガラスの特性を有する。
【０００２】
【従来の技術】
Ｇの耐火性クラスの耐火グレージング及びそれらのフレームと取り付け具は、ＤＩＮ標準規格４１０２又はＩＳＯ／ＤＩＳ標準規格８３４−１に従う耐火試験に際し、火炎と煙とに所定の時間耐えなくてはならない。この間に、ペインは、ペインの表面と埋め込まれた端部との間の温度勾配の結果として現れる応力の影響を受けて破砕してはならず、あるいはそれらの軟化点を超えてもならないが、と言うのは、そうしないとそれらは安定性を失って開口ができることになるであろうからである。それらが火炎に耐える分数で表した時間に応じて、それらはＧ３０、Ｇ６０、Ｇ９０又はＧ１２０の耐火性クラスに格付けされる。
【０００３】
一般に、耐火ペインは、ペインの端部を、程度こそ様々であるが熱の影響に対して保護するフレームに保持される。こうしてペインの中央部と端部との間に現れる温度勾配はへりの領域にかなりの引張応力をもたらし、そしてその結果、これらの引張応力を補償するために特別な対策が講じられなければ、ペインは破壊することになる。これらの対策は、へりの領域に強い初期圧縮応力を生じさせるのを可能にするペインの熱強化からなる。この熱強化は、強化を行う際にペインに安全ガラスの特性を付け加えて与えるのを可能にし、そのため、破砕が起きた場合に、ペインは砕けて小さな破片になる。
【０００４】
一般に、ペインの表面とへり領域における初期応力の値を光弾性測定法により測定することが可能である。しかし、この光弾性測定法による測定は比較的費用がかかる。それゆえに、実際には、初期応力の状態の測定は、ＤＩＮ標準規格５２３０３又はＥＮ標準規格１２１５０に従って、強化により得られる曲げ／引張強さを用いて首尾よく行われている。この場合、実験から、ペインが端部において温度勾配により生じる引張応力に耐えなくてはならない場合少なくとも１２０Ｎ／ｍｍ2 の曲げ／引張強さを提供することが必要なことが示されている。非強化ペインはおよそ５０Ｎ／ｍｍ2 の基礎的曲げ／引張強さを示すということに鑑みて、これはこの強さを強化により少なくとも７０Ｎ／ｍｍ2 増加させることが必要なことを意味する。曲げ／引張強さのこの増加の値は、初期の表面圧縮応力の値に直接対応する。
【０００５】
更に、ペインをフレームに挿入する深さを増すことにより耐火時間を増加させることが可能である。ペインの曲げ／引張強さが１２０Ｎ／ｍｍ2 で挿入深さが１０ｍｍである場合、グレージングは例えばＧ３０の耐火性クラスに相応するのに対し、２０ｍｍの挿入深さはＧ９０の耐火性クラスとするのを可能にする。
【０００６】
普通のフロートガラス（ソーダと石灰を基にしたシリカガラス）製のペインは、これらのガラス組成物が８．５×１０-6Ｋ-1より大きい比較的高い熱膨張率を示すことから、通常の強化工場でほぼ強化することができる。普通のフロートガラスは、最高で２００Ｎ／ｍｍ2 までの範囲にわたることができる曲げ／引張強さを得るのを可能にする。温度勾配によりもたらされる引張応力の影響下では、挿入深さがおよそ１０ｍｍである場合、結果としてペインは破砕しないが、およそ７３０℃というそれらの比較的低い軟化点のためにそれらは安定性を失う。従って、フロートガラス製の強化ガラスは、標準の取り付け条件下では、せいぜいＧ３０の耐火性クラスとなるに過ぎない。
【０００７】
しかし、Ｇ６０の耐火性クラスの、及びそれより高いクラスの、一体式ペインも知られている。これらのペインは、８１５℃を超える高い軟化温度を有する組成物から構成され、このために耐火試験の際に長い耐性時間を示す。この場合、ホウケイ酸塩を基にした耐熱ガラスとアルミノケイ酸塩を基にした耐熱ガラスが特に適していることが分かる。ところが、これらのペインも、耐火試験中にへり領域に現れる高い引張応力に耐えることができるためには熱処理で強化しなくてはならない。
【０００８】
ホウケイ酸塩又はアルミノケイ酸塩を基にした耐熱ガラス製の防火グレージングのために熱強化を使用することは、ドイツ特許出願広告第２３１３４４２号明細書とドイツ特許出願広告第２４１３５５２号明細書から知られている。これらの明細書によれば、熱膨張率αと弾性率Ｅの積が１〜５ｋｐ・ｃｍ-2・℃-1に達するガラスのみ、すなわちα20-300＝３〜６．５×１０-6℃-1の熱膨張率を持つホウケイ酸塩又はアルミノケイ酸塩を基にしたガラスのみが、強化するのに適している。しかし、これらのペインの端部において必要とされる強化は普通の空気強化工場では達成することができず、加熱する間ペインをそれよりわずかに小さいセラミックタイルの間に配置し、そのためペインの端部がこれらのセラミックタイルから突き出てより速く冷却されるのに対し、ペインの中央部はセラミックタイルの効果でもっとゆっくり冷却する特別なプロセスを必要とする。端部で必要とされる強化はこのようにして確かに得ることができるが、こうして製造されたペインは安全ガラスの特性を少しも示さない。
【０００９】
ドイツ特許第４３２５６５６号明細書から、一体式の防火グレージングを製造するために、熱膨張率αが３〜６×１０-6Ｋ-1であり、比熱応力φが０．３〜０．５Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）であり、軟化点（１０7.6 ｄＰａ・ｓの粘度のときの温度）が８３０℃より高く、転移点（１０4 ｄＰａ・ｓの粘度のときの温度）が１１９０〜１２６０℃であるガラスを使用することが知られている。比熱応力は、熱膨張率α、弾性率Ｅ、及びポアソン係数ｍから、式φ＝α・Ｅ／（１−ｍ）により計算される、ガラスに固有の量である。これらの物理的性質を示すペインは、通常の空気強化工場において、端部で必要な初期圧縮応力と破砕して小さな破片になるために必要である表面全体にわたる強化応力の両方を得ることができ、そのため強化用に特別な手段は必要なく、かくして製造プロセスは非常に簡単にされる。とは言え、これらの物理的性質を示すペインは必然的に、溶融プロセスと転移プロセスとを困難にする量のＢ2 Ｏ3 、Ａｌ2 Ｏ3 及びＺｒＯ2 を含有する。それらは、転移点が余りに高くそして溶融するのに更に特別な手段を必要とするとすれば、格別な有用性が判明しているフロートガラス法により製造することができない。
【００１０】
ホウケイ酸塩を基にしたガラス組成物は、ドイツ特許出願広告第２８１８８０４号明細書から知られており、それらは確かに防火グレージングで使用するために設計されていて、そしてそれらの転移点が比較的低いことから、フロートガラス法により溶融することができ、普通の強化工場により強化することもできる。しかし、これらのガラスは１１．５〜１４．５％のＢ2 Ｏ3 を含有し、そして更に、ドイツ特許第４３２５６５６号明細書から知られているガラスの物理的性質と同様の物理的性質を示す。これらのガラスの場合においても、空気強化で達成することができる初期圧縮応力と曲げ／引張強さは比較的低い値に限られ、そしてこれらのガラスは更に、ホウケイ酸塩を基にしたガラスを溶融する際に知られている難点と不都合を示す。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、一方において通常の空気強化工場により強化することができ、他方において経済的及び技術的な問題を引き起こさずに溶融し、そして普通のフロートガラス法により平らなガラスにすることができるガラス組成を持つ、Ｇの耐火性クラスの一体式防火グレージングを提供することであり、このガラスは、外観と光学的特性とに関し既知のフロートガラスに匹敵することが可能である。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
この目的は、本発明により、熱膨張率α20-300が６〜８．５×１０-6Ｋ-1であり、熱応力係数φが０．５〜０．８Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）であり、軟化点（粘度＝１０7.6 ｄＰａ・ｓ）が７５０〜８３０℃であり、転移点（粘度＝１０4 ｄＰａ・ｓ）が最高で１１９０℃であるガラスを使用することによって達成される。
【００１３】
好ましくは、本発明の耐火グレージングで使用するガラスは、６．５〜７．５×１０-6Ｋ-1の熱膨張率α20-300、０．６〜０．７Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）の熱応力係数φ、８００〜８２０℃の軟化点を示す。
【００１４】
好ましくは、本発明の耐火グレージングは、重量％としてのガラス組成が下記のとおりのものである。
【００１５】
ＳｉＯ2           ７３    〜７６
ＣａＯ            １１    〜１３
Ｎａ2 Ｏ          １０    〜１２
Ｋ2 Ｏ              ０．１〜  ０．５
Ａｌ2 Ｏ3           ０．５〜  １．５
【００１６】
やはり好ましくは、本発明の耐火グレージングは、重量％としてのガラス組成が下記のとおりのものである。
【００１７】
ＳｉＯ2           ６５    〜６９
ＣａＯ              ９    〜１１
ＭｇＯ              １    〜  ３
ＳｒＯ              ２    〜  ４
Ｎａ2 Ｏ            ６    〜  ８
Ｋ2 Ｏ              ４    〜  ６
Ａｌ2 Ｏ3           ０．５〜  １．５
ＺｒＯ2             ４    〜  ６
【００１８】
一つの態様において、本発明の耐火グレージングでは、ペインは１２０〜２００Ｎ／ｍｍ2 ほど、好ましくは１５０〜１９０Ｎ／ｍｍ2 ほどの初期表面圧縮応力を示す。
【００１９】
これらの物理的性質を示すガラス組成物は、それらがＢ2 Ｏ3 とＡｌ2 Ｏ3 を含まずあるいはできるだけ少ししか含まないよう気をつけながら、既知のガラス組成物から選ぶことができる。
【００２０】
本発明による特性を示すガラスは、比較的よく溶融することができるだけでなく、更に、通常の空気強化の場合においてもそれらが、防火グレージングの製造において知られているホウケイ酸塩又はアルミノケイ酸塩を基にしたガラスの曲げ／引張強さより著しく良好な曲げ／引張強さを示す限りにおいて、一体式の防火グレージングの製造に特に適している、ということが分かった。それらの熱膨張率がより大きくそして熱応力係数がより大きいために、実際のところ、埋め込まれた冷たい端部と高温のペインの中央部との間にできることがある温度差に対する耐性を実質的に増加させるよう、普通の強化工場によって著しく大きい曲げ／引張強さ、すなわち著しく高い初期圧縮応力を得ることが可能である。その上、これらのガラスの耐性は、フレームへの挿入深さが１０ｍｍの場合にも、Ｇ３０の耐火性クラスを満足するのに完全に十分であることが明らかになった。とは言え、本発明により使用されるガラスは、妥当な場合に、もっと厚いペインとそれらをもっと深く埋め込むフレーム、すなわちペインの端部をもっといっぱい、例えば最大２５ｍｍまでおおうフレームとを使用すれば、より高いＧ６０、Ｇ９０、あるいは実にＧ１２０の耐火性クラスを達成することも可能にする。
【００２１】
本発明の実施態様のこのほかの利点と側面も、本発明のそのほかの重要性も、従属請求項と以下に掲げる種々の実施例の説明から明らかになろう。
【００２２】
【実施例】
〔例１〕
防火グレージングの製造において、フロートガラス法により製造されて、重量％としてＳｉＯ2 が７５．４％、Ｎａ2 Ｏが１１．０％、ＣａＯが１２．０％、Ａｌ2 Ｏ3 が１．０％、Ｋ2 Ｏが０．３％、そしてその他の酸化物が０．３％の組成を示す、厚さが５ｍｍの平らなペインを使用する。
【００２３】
このガラスは、下記の物理的性質を示す。
【００２４】
熱膨張率α20-300          ７．６×１０-6Ｋ-1
熱応力係数φ              ０．６９Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）
弾性率Ｅ                  ７．１４×１０4 Ｎ／ｍｍ2 
ポアソン係数μ            ０．２１５
軟化点Ｔｓ                ７６１℃
転移点Ｔｗ                １０６１℃
【００２５】
いくつかの９０×５５ｃｍ2 のペインを、普通の空気強化工場において水平位置で端部を軟化させそして強化する。このために、それらをおよそ６７０℃の温度に加熱し、普通の二つの吹きつけ室を用いて急冷する。これらの吹きつけ室には列に並べた吹きつけノズルを設け、吹きつけノズルの列を互いに隔てる距離はおよそ８ｃｍであり、吹きつけノズルの列において二つのノズル間の相互間隔は３ｃｍ、そしてノズルの孔の直径は８ｍｍである。ノズルの孔とガラス表面との間隔はおよそ５ｃｍであり、吹きつけ室の空気の静圧は７．５ｋＰａ±１０％である。
【００２６】
ＥＮ標準規格１２１５０に記載された方法に従う強化ペインの曲げ／引張強さの測定から、２１０±１０Ｎ／ｍｍ2 ほどのペインの曲げ／引張強さが示された。この値は、およそ１６０Ｎ／ｍｍ2 の初期表面圧縮応力に相当している。
【００２７】
ＩＳＯ／ＤＩＳ標準規格８３４−１による耐火性試験を、フレームに１０ｍｍの深さまで埋め込んだ同じタイプの３枚のペインについて行う。二つの耐火性試験で、ペインは火炎に６５分間耐え、三番目の耐火性試験では、ペインは７１分間耐える。このように、この防火グレージングはＧ６０の耐火性クラスの条件を満たす。
【００２８】
〔例２〕
例１のペインの組成と同じ組成を示す厚さ６ｍｍのペインを使用し、これらのペインもやはりフロートガラス法により製造されたものである。従って、このガラスは例１のそれと同じ物理的性質を示す。この事例では、いくつかの７０×１５０ｃｍ2 のペインの端部を軟化させ、そしてそれらを例１におけるのと同じ条件下で熱処理により強化する。
【００２９】
これらの強化ペインの曲げ／引張強さの測定から２５０±１５Ｎ／ｍｍ2 の値が得られる。これらの実験中に、金属フレームに１５ｍｍの深さに埋め込まれた厚さ６ｍｍのこれらのペインのうちの３枚について耐火性試験を行う。これらの三つの耐火性試験では、耐性時間は９０分以上に達し、従って厚さ６ｍｍでフレームへの埋め込み深さが１５ｍｍであるこれらの防火グレージングはＧ９０の耐火性クラスを満足する。
【００３０】
〔例３〕
防火グレージングを製造するのに、ＳｉＯ2 が６７．０％、ＣａＯが１０．０％、ＭｇＯが２．０％、ＳｒＯが２．５％、Ｎａ2 Ｏが７．０％、Ｋ2 Ｏが５．０％、Ａｌ2 Ｏ3 が１．０％、そしてＺｒＯ2 が５．５％という組成のガラスを使用する。
【００３１】
このガラスは、下記の物理的性質を示す。
【００３２】
熱膨張率α20-300          ７．９×１０-6Ｋ-1
熱応力係数φ              ０．７６Ｎ／（ｍｍ2 ・Ｋ）
弾性率Ｅ                  ７．７×１０4 Ｎ／ｍｍ2 
ポアソン係数μ            ０．２１
軟化点Ｔｓ                ８００℃
転移点Ｔｗ                １１９０℃
【００３３】
厚さ８ｍｍのガラスストリップをフロートガラス法により溶融ガラスから製造する。寸法が１５０×７０ｃｍ2 のいくつかのペインを作り、それらの端部を普通の空気強化工場でもって例１で説明したように強化する。
【００３４】
これらの強化ガラスの曲げ／引張強さの測定から２３５±１０Ｎ／ｍｍ2 の値が得られる。
【００３５】
厚さが８ｍｍでこの事例では金属フレームへ２２ｍｍの深さに埋め込まれた同じタイプの３枚の強化ペインについて、先に言及した標準規格に従う耐火性試験を行う。三つの耐火性試験で、耐性時間は１２０分以上に達し、そのためこの防火グレージングはＧ１２０の耐火性クラスの条件を満足する。