СПОСОБ ИЗГОТОВЛЕНИЯ ПРОТИВОПОЖАРНОГО ОСТЕКЛЕНИЯ
METHOD FOR PREPARING FIREPROOF GLASS

Изобретение относится к способу изготовления противопожарного остекления, состоящего из по меньшей мере двух плоских подложек и одного прозрачного противопожарного средства, причем противопожарное средство состоит из по меньшей мере одной пленки или системы пленок, имеющих по меньшей мере один вспучивающийся слой, причем противопожарное средство вводят между подложками.
Для изготовления противопожарного остекления известно применение вспучивающихся материалов, которые внутри блока для остекления, имеющего по меньшей мере два оконных стекла, образуют прозрачную прослойку, которая расширяется в случае пожара. Когда слой расширяется, значительное количество энергии присутствующего тепла поглощается водой, содержащейся в слое, что вызывает испарение воды. После испарения воды образуется подобный пене теплозащитный экран, который во время дальнейшего течения пожара выполняет функцию теплоизолятора для оконного стекла, находящегося позади противопожарного слоя, так же как и для комнаты, которую необходимо защищать.
Известным способом является использование гидрогелей для образования таких противопожарных слоев. Главной составляющей этих слоев гидрогеля обычно является вода с примесями солей и стабилизирующих полимеров. Здесь стабилизирующие полимеры служат в качестве гелеобразователей. Такой противопожарный слой, состоящий из гидрогеля, описан, например, в немецком патенте DE 3530968.
Согласно известным способам получения вспучивающихся слоев для противопожарного остекления материал наносят внутрь блока для остекления предпочтительно посредством заливки или гелеобразования и литьем смолы, при этом подходящий материал наносят между двумя оконными стеклами, которые находятся на расстоянии друг от друга.
В случае способов заливки вспучивающийся материал заливают на оконное стекло, после чего второе стекло накладывают поверх него. Такой метод описан, например, в предварительно опубликованной заявке Германии DE 4435843. В этом случае на горизонтально расположенном оконном стекле размещают защищающий от стока ободок, выполненный из шпатлевки. Воду из раствора удаляют посредством сушки, так что слой затвердевает, образуя твердый противопожарный слой.
Традиционные процессы заливки, однако, имеют ряд недостатков. Например, необходима длительная подгонка оконных стекол, чтобы избежать большой толщины и градиента влажности на стекле. Это является серьезной проблемой, особенно в случае больших стекол, так как, вообще говоря, такие оконные стекла очень трудно обрабатывать. Более того, когда нанесенные материалы высыхают, имеют место неоднородные условия сушки, что приводит к значительным проблемам, связанным с качеством и плохому поведению изделий при пожаре из-за неоднородностей в химическом составе и получающихся в результате физических свойствах в направления x, y и z. К тому же используемые сушилки определяют размер оконных стекол, которые можно обработать, так что возможный выбор размеров оконных стекол очень ограничен. Подобным образом существуют ограничения, связанные с возможностью изменения состава функционального материала, так как процесс сушки является очень чувствительным. Более того, сам по себе процесс сушки является очень длительным и трудно управляемым.
Вспучивающийся противопожарный материал можно также заливать в стеклопакеты, где два стекла предпочтительно расположены на некотором расстоянии друг от друга посредством подобного каркасу держателя. Сформированный таким образом промежуток затем заполняют подходящим материалом. Это описано, например, в предварительно опубликованной заявке Германии DE 19525263.
Известные гелеобразующие способы и способы литья смолы имеют различные недостатки. Например, возможно только производство согласно требуемым конечным размерам, так как процесс заливки можно использовать только с предварительно изготовленным двойным остеклением, имеющим определенные размеры. Конструкции часто являются очень толстыми и тяжелыми. В случае тонких слоев также возникают проблемы в связи с допустимым отклонением толщины при больших размерах. Благодаря текучести геля образуются выпуклости или даже может происходить расслоение между гелем и оконным стеклом. Большой проблемой также является герметизация краев, которая необходима для ограничения области залитого геля.
Следовательно, существует потребность в способах получения противопожарных слоев, при осуществлении которых отсутствуют вышеперечисленные недостатки. Главным усовершенствованием является подход, заключающийся в изготовлении противопожарных слоев отдельно от самого блока для остекления, в который их необходимо вставить позднее. В немецком патенте DE 2815900, например, раскрывают способ получения твердого слоя вспучиваемого материала, включающего водные или гидратированые соли, металлы, в котором текучие материалы заливают в форму, где они отвердевают.
В немецком патенте DE 2752543 описывается способ получения светопроницаемого, противопожарного оконного стекла с по меньшей мере одним твердым слоем из гидратированного силиката натрия, причем этот слой располагают между двумя оконными стеклами. Вспучивающийся слой можно сформировать, например, на оконном стекле; его можно обеспечить в виде самостоятельной пленки, или же он может состоять из нескольких слоев.
В немецком патенте DE 3509249 раскрывается способ получения прозрачного противопожарного листа. В этом способе водный раствор вспениваемого материала наносят на подложку, этот слой сушат при нагревании до остаточного содержания воды в интервале от 20% до 48 мас.%, и вспениваемый материал, полученный таким образом, наносят в виде по меньшей мере одного слоя на по меньшей мере одно стекло для остекления.
Также известны противопожарные средства в виде гибридных пленочных систем, в которых по меньшей мере одну пленку покрывают вспучиваемым материалом. Такие пленочные системы можно получать, например, посредством непрерывного каскадного процесса, в котором дополнительные пленки или пленочные слои наносят на основную пленку.
Такие системы пленок имеют по меньшей мере один слой с высокой эластичностью, так что система слоев проявляет благоприятные механические свойства, и ее можно очень хорошо транспортировать, хранить и обрабатывать. Чтобы упростить ее введение в различные среды, система пленок может иметь по меньшей мере один слой адгезива, с которым ее можно вводить в различные компоненты блока для остекления и который может быть прикреплен к указанным компонентам.
Следовательно, предварительно приготовленные противопожарные пленки или системы пленок дают несколько преимуществ по сравнению с традиционными противопожарными средствами. Главное преимущество, например, заключается в гибком выборе размеров получаемых противопожарных блоков для остекления, так как используемые пленки можно разрезать с получением требуемого размера, и их можно обрабатывать в этой форме. Однако для получения относительно крупных блоков для остекления для внедрения противопожарных пленок в такой блок для остекления необходимы способы, которые являются приспособленными к новым обстоятельствам.
В области производства многослойного безопасного стекла также является известной операция введения функциональных пленок в блоки для остекления. В отношении этого, например, в немецких патентных заявках DE 3615225 A1 и 10002277 A1 описаны специальные способы. Однако способы известного уровня техники не подходят для эффективного введения противопожарных пленок в блоки для остекления, так как безопасное стекло должно удовлетворять особенным требованиям, и они отличаются от таких требований, предъявляемых к противопожарному остеклению.
Следовательно, целью изобретения является обеспечить эффективный способ изготовления противопожарного остекления, включающего противопожарные средства в форме пленки или системы пленок. Способ должен особенно подходить для производства противопожарных блоков для остекления, имеющих большую площадь поверхности.
Согласно изобретению эта цель достигается посредством признаков п.1 формулы изобретения. Преимущественные воплощения изобретения изложены в п.2-15 формулы изобретения.
Согласно способу изготовления противопожарного остекления по изобретению применяемый блок для остекления состоит из по меньшей мере двух плоских подложек и одного прозрачного противопожарного средства, где противопожарное средство состоит из по меньшей мере одной пленки или системы пленок с по меньшей мере одним вспучивающимся слоем. Противопожарную пленку вводят между двумя подложками. Способ отличается тем, что несколько фрагментов пленки противопожарного средства наносят на первую подложку, в результате чего фрагменты пленки покрывают всю поверхность обеспечиваемой противопожарными средствами подложки. Затем накладывают вторую подложку на первую подложку, имеющую фрагменты пленки, и выполняют процесс ламинирования при повышенном давлении и повышенной температуре.
Отдельные фрагменты пленки предпочтительно наносят на подложку таким образом, что их края примыкают друг к другу и/или слегка перекрывают друг друга. Оказывается, что преимуществом является прикрепление фрагментов пленок к первой подложке. Для этой цели можно, например, обеспечить противопожарную пленку со слоем адгезива, чтобы фрагменты пленки можно было приклеивать.
Можно использовать различные связующие вещества для слоя адгезива. Например, оказалось, что для этой цели водорастворимые органические связующие, такие как, например, поливиниловые спирты, производные целлюлозы, спирты и/или полиспирты являются благоприятными. Более того, можно также использовать неорганические связующие, такие как, например, смачивающие агенты, имеющие различные модули и степени растворения, кремнийсодержащие золи и/или воду. В особенно предпочтительном воплощении изобретения адгезив состоит из глицерина или воды или их смесей. В этом случае предпочтение отдают смеси, состоящей из приблизительно 85% глицерина и 15% воды.
Другим способом создания адгезионной связи между противопожарной пленкой и стеклянной подложкой является введение адгезива в форме пара. В этом отношении особенно предпочтительным воплощением является использование водяного пара.
Преимуществом адгезионных процессов является, среди прочего то, что путем подходящего сочетания пленки или системы пленок, адгезива и подложки можно избежать захвата пузырьков таким слоистым материалом. Следовательно, можно сформировать не содержащий пузырьков и, таким образом, не имеющий оптических дефектов слоистый материал. По этой причине также является полезным использование адгезионной связи, например в форме слоя адгезива, при наложении второй подложки.
Другим путем устранения нежелательного образования пузырьков является вакуумное ламинирование. Здесь компоненты системы, которую нужно ламинировать, свободно укладывают друг на друга в ламинаторе. Затем выполняют процесс вакуумирования, причем существует возможность нагрева системы. Впоследствии систему приводят к атмосферному давлению при повышенной температуре, чтобы создать не содержащий пузырьков предварительный слоистый материал, выполненный из подложек с системой пленок. Затем процесс ламинирования выполняют при повышенном давлении и повышенной температуре.
Благодаря термопластичной природе используемых пленок во время процесса ламинирования при повышенном давлении и повышенной температуре примыкающие края сливаются, так что они больше не видны в конечном продукте. Следовательно, на всей поверхности противопожарного остекления образуется гомогенный, прозрачный противопожарный слой. На всей поверхности также обеспечен предусматриваемый противопожарный эффект.
Способ согласно изобретению имеет существенное преимущество, заключающееся в том, что можно получать противопожарное остекление с большой площадью поверхности. Следовательно, чтобы получить блок, имеющий, например, стандартные размеры, используемые в производстве стекла, а именно 3,21 м × 6,0 м, не требуется использовать противопожарную пленку таких размеров, что приводило бы к проблемам при операциях обработки и фиксации. А можно покрыть всю поверхность отдельными фрагментами пленки без ухудшения качества получаемого противопожарного слоя. Таким образом, можно простым способом изготовить противопожарное остекление большой площади. Противопожарное остекление с большой площадью поверхности, в свою очередь, имеет преимущество в том, что из него можно нарезать меньшие изделия любых желаемых размеров и формы.
В особенно предпочтительном воплощении изобретения давление во время процесса ламинирования находится приблизительно в интервале от 0,1 МПа (1 бар) до 1 МПа (10 бар). Чтобы предотвратить эффект вспенивания противопожарной пленки, который возникает в качестве пожарной защиты, так как пленка становится уже активной во время процесса получения, температура во время процесса ламинирования должна быть ниже температуры вспенивания противопожарного средства. Однако чтобы достигнуть плавления фрагментов пленки, температура должна находиться в интервале термопластичности противопожарного средства.
Дополнительные преимущества, отличительные признаки и благоприятные усовершенствования по изобретению следуют из зависимых пунктов формулы изобретения и описания предпочтительных исполнений, приведенных ниже.
В особенно предпочтительном воплощении способа согласно изобретению, чтобы изготовить противопожарное остекление, между двумя оконными стеклами вводят пленку или систему пленок. В качестве противопожарного средства используют гибридную противопожарную пленку. Эта пленка предпочтительно состоит из нескольких слоев, из которых по меньшей мере один является вспучиваемым. В другом особенно предпочтительном воплощении изобретения слоистую структуру дополняют третьей подложкой.
Гибридную систему пленок можно получить, например, посредством непрерывного каскадного способа, при котором прежде всего наносят пленку или слой пленки и на нее наносят другую пленку или слой пленки, а также возможно наносят еще одну пленку или пленки и/или слой или слои пленки. Из этих слоев пленки по меньшей мере два имеют различный химический состав и по меньшей мере один из слоев пленки является огнезащитным.
Термин «огнезащитный» в контексте изобретения определяют как слой или пленку, которые способны поглощать энергию пожара, чтобы защитить элементы конструкции или секции здания, расположенные за указанным слоем или пленкой.
Для улучшения механических свойств противопожарного средства является полезным, чтобы систем пленок имела по меньшей мере один слой с высокой эластичностью. Более того, чтобы упростить применение в различных средах, оказалось, что является полезным, если система пленок имеет по меньшей мере один слой адгезива, который способствует введению в указанную среду.
Особенно преимущественное воплощение изобретения отличается тем, что по меньшей мере одна составляющая системы пленок имеет кремнийсодержащую основу. Преимущество заключается в том, что можно достигнуть высокой огнестойкости, так же как и хороших механических свойств. Благодаря использованию кремнийсодержащей основы можно достигнуть желаемой эластичности противопожарного средства уже при относительно низких содержаниях органических добавок.
Изменение различных свойств в рамках одного слоя. который можно ламинировать, например, в виде пленки, имеет преимущество, заключающееся в том, что изготовление противопожарного средства становится более простым. Более того, это делает возможным достижение высокой степени прозрачности с точки зрения низкого поглощения в видимом спектре.
Составляющие можно изменять в случае одного слоя, так же как и в случае нескольких слоев, которые отличаются друг от друга.
Чтобы получить противопожарное остекление, используя способ согласно изобретению, несколько фрагментов пленки противопожарного средства наносят на первую подложку. Обычно подложкой является оконное стекло, но можно также использовать другие материалы в качестве подложки. При способе согласно изобретению, в частности, можно получать противопожарные элементы, имеющие большую площадь поверхности, так что размеры подложки могут иметь, например, приблизительно стандартные промышленные размеры, а именно по ширине W=3,21 м и по длине L=6,00 м. Однако можно также использовать подложки больших или меньших размеров.
Оконное стекло может быть уже предварительно обработано различными стадиями обработки, которые необходимы или полезны для получения желаемого блока для остекления. Например, можно наносить функциональные слои, которые влияют на коэффициент пропускания получаемого блока для остекления.
На первой подложке те области, которые должны быть снабжены противопожарным слоем, покрывают фрагментами пленки. Отдельным фрагментам пленки можно придать желаемые размеры при изготовлении, или из пленки, имеющей большую площадь поверхности, можно нарезать требуемые фрагменты. Изготовление их из пленки, имеющей большую площадь поверхности, имеет то преимущество, что можно вырезать фрагменты, имеющие любую желаемую площадь поверхности.
Оказывается, особенно полезным для противопожарных пленок является наличие слоя адгезива по меньшей мере на одной стороне, так что фрагменты пленки можно легко нанести на первую подложку или прикрепить к нему. Адгезионные силы используемых слоев адгезива можно с успехом корректировать, так чтобы приспособить их к различным окружающим материалам, таким как стекло, пластмасса или т.п.
В особенно предпочтительном воплощении изобретения фрагменты пленки наносят на подложку таким образом, что их края примыкают друг к другу и/или слегка перекрываются. Во время процесса ламинирования, который выполняют, чтобы сплавить фрагменты пленки, эти фрагменты связываются друг с другом таким образом, что примыкающие края больше не видны, и внешний вид блока для остекления, получаемого способом изготовления согласно изобретению, не ухудшается.
Согласно изобретению на первую подложку с фрагментами пленки накладывают вторую подложку. Эти фрагменты также могут быть уже предварительно обработаны различными стадиями обработки. Возможные стадии обработки также включают нанесение дополнительных функциональных слоев. Более того, дополнительные слои можно наносить на фрагменты пленки перед наложением второй подложки на первую подложку. Вторую подложку предпочтительно наносят, скрепляя подложки друг с другом. Здесь, например, можно использовать механические связи или адгезивы.
Чтобы создать слоистый материал без пузырьков, слоистый материал из подложек можно также получать вакуумным ламинированием. В этом случае систему связываемых слоев свободно накладывают друг на друга в ламинаторе и затем вакуумируют. Затем систему предпочтительно приводят к атмосферному давлению при повышенной температуре и таким способом получают не содержащий пузырьков предварительный слоистый материал, который теперь можно подвергать фактическому процессу ламинирования.
Чтобы сплавить отдельные фрагменты пленки друг с другом, слоистую структуру подвергают процессу ламинирования при повышенном давлении и повышенной температуре. Этот процесс ламинирования можно осуществлять в таком устройстве, как, например, автоклав. Длительность процесса ламинирования составляет предпочтительно от 3 до 6 часов. В особенно предпочтительном воплощении изобретения процесс ламинирования занимает 4 часа. Это включает, например, стадию нагрева в течение приблизительно одного часа, стадию выдержки в течение приблизительно двух часов и стадию охлаждения в течение одного часа.
Чтобы сплавить фрагменты пленки, температуру во время процесса ламинирования нужно поддерживать в интервале термопластичности. Однако, чтобы противопожарное средство не стало активным уже во время процесса получения блока для остекления, используемая температура должна быть ниже температуры вспенивания противопожарного средства. Доказано, что благоприятно выбирать температуру, которая приблизительно от 10°С до 20°С [от 18°F до 36°F] ниже температуры вспенивания конкретного противопожарного средства. Доказано, что благоприятной является температура по меньшей мере 70°С [158°F]. Оказалось, что особенно благоприятной является температура 150°С [302°F]. В особенно предпочтительном воплощении изобретения температура составляет приблизительно от 80°С до 100°С [от 176°F до 212°F].
Давление в процессе ламинирования предпочтительно составляет приблизительно от 0,1 МПа (1 бар) до 1 МПа (10 бар). В особенно предпочтительно воплощении изобретения давление составляет от 0,1 МПа (1 бар) до 0,2 МПа (2 бар).
Во время процесса ламинирования фрагменты пленки сплавляются друг с другом с отсутствием видимых примыкающих краев между фрагментами и готовое изделие имеет однородный прозрачный противопожарный слой. Более того, противопожарный эффект гарантируется на всей поверхности.