ПРОТИВОПОЖАРНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ

Полезная модель относится к области строительства и может быть использована в конструкциях огнестойких перегородок, огнестойких дверных и оконных блоках, в витринах и витражах.
Установленные нормы и правила пожарной безопасности требуют наличия противопожарных барьеров на многочисленных частях зданий. Следующие виды остекления, используемые в этих частях зданий, как например, остекление дверей и окон, также должны отвечать нормам и правилам пожарной безопасности. В данном случае можно говорить о противопожарном остеклении. Традиционно используемые оконные стекла, не подходят в качестве противопожарных барьеров, так как они лопаются при более сильной, чем обычно, термической нагрузке. Огонь и возникающее при этом тепловое излучение могут распространяться беспрепятственно. Причиной этого являются относительно высокие коэффициенты термического расширения и относительно низкие значения прочности при разрыве силикатных стекол. В связи с этим промышленностью созданы многочисленные виды противопожарного остекления, которые могут противостоять огню хотя бы в течение некоторого времени. Эти виды противопожарного остекления направлены на достижение наибольшей пожарной безопасности в результате применения особо жаростойкого прозрачного противопожарного стекла, например, из стеклокерамики (ситалла) или закаленного стекла.
Известное противопожарное остекление включает, следовательно, конструктивные элементы и системы, которые состоят из одного или нескольких светопроницаемых полей оконного стекла, которые монтируются в раму при помощи фиксирующих элементов и прокладок (см. патенты РФ №1260497, 2217570). Наиболее близким аналогом является пат. РФ №2258790. В прототипе пространство между термоупрочненными стеклами от граней стекол до двухсторонней клеящей ленты по периметру заполняется высокотемпературной клеющей мастикой. Это позволяет обеспечить определенную огнезащиту при пожарах.
Не все виды противопожарного остекления имеют одинаковую огнестойкость. Она подбирается в зависимости от назначения остекления и находит выражение в соответствующих классах огнестойкости.
Для остекления обычно используют в настоящее время комбинированные системы противопожарных стекол и наносимые между ними послойные заполнители, которые вспениваются в случае пожара. Эти слои могут быть как органического, так и
неорганического происхождения или представлять собой комбинацию обоих. Их задачей является с одной стороны замедление проникновения тепла в случае пожара на основании эндотермических процессов, как например, испарение в заполняющих слоях, а с другой - образование изолирующих осадков, например, пены, хорошо прилипающей к стеклу.
Подобные известные системы противопожарного остекления состоят из оконных стекол и заполняющих слоев типа «сэндвич»; при этом вспенивающиеся в случае пожара заполнители содержат или определенное количество воды, а также органических и/или неорганических соединений или состоят из жидкого стекла.
Используемым заполняющим слоем обычно является, например, водный гель из водорастворимых полимеров, таких как акриловые полимеры и вода (гидрогель), которые содержат соли. Они представляют собой относительно толстые слои между закаленными стеклами; при этом тепловая защита базируется на контролируемом испарении воды из геля. Этот эндотермический процесс ведет к охлаждающему эффекту на стороне, повернутой к огню.
Известны, к примеру, типы противопожарного остекления и вещества, входящие в гель на базе амино солей фосфорнокислого алюминия. В случае пожара данные виды геля очень сильно вздуваются из-за образования керамической застывшей пены и образуют прочные изоляционные слои.
2
2
Широко распространены также базирующиеся на содержащем воду, аморфном щелочном силикате, называемом также жидким стеклом, слоистые заполнители с органическими присадками из группы многовалентных спиртов (например, глицерин). При этом обычно применяют содержащие натрий и калий жидкое стекло с различными соотношениями SiO/MО. Производство противопожарного остекления осуществляется в результате сборки слоистой конструкции, состоящей из силикатных листовых стекол с расположенными между ними заполнителями из жидкого стекла. В случае пожара подверженное воздействию огня оконное стекло лопается, в то время как заполнитель из щелочного силиката вздувается под воздействием испарения, содержащейся в нем воды, и превращается в пенистый слой, который снижает дальнейшее проникновение огня.
Вспенивающиеся заполнители из жидкого стекла образуют тем самым термически изолированный блок из стекла и неорганической пены. Добавленные многовалентные спирты обеспечивают при этом образование оптимальной неорганической пены.
Противопожарные стекла образуют вместе с рамами и крепежными элементами архитектурное и функциональное единство. В соответствии с прогрессирующими архитектурными требованиями можно обозначить существующую уже в течение нескольких лет тенденцию к уменьшению площади рам в общем виде противопожарного
остекления. Чтобы соответствовать данному, диктуемому преимущественно архитекторами желанию, в последние годы были разработаны системы, которые отказываются от установки в рамы противопожарных стекол, а противопожарные стекла последовательно стыкуют друг за другом в сплошные полотна, разделенные между собой только швами.
Функциональность противопожарного остекления должна при этом быть обеспечена соответствующим уплотнением швов. Традиционные уплотнители здесь не применимы, так как при повышении температуры в случае пожара должна сохраняться пространственная изоляция в течение всего времени воздействия огня.
Подобного вида противопожарные остекления выполняют, к примеру, в виде открытых швов, соответственно защищенных планками. В случае пожара выступающая с боков противопожарного стекла пена герметизирует термически эти швы.
Это известное решение не вполне соответствует желанию архитекторов по созданию визуально больших связанных друг с другом площадей остекления, так как необходимое покрытие швов, выполняемое при помощи планок, воспринимается визуально как подобный рамам элемент конструкции.
Простое уплотнение стыков возможно при помощи известного негорючего или термостойкого герметика, которое уже тем самым обходится без какого-либо дополнительного покрытия.
Такие типы противопожарного остекления хотя и отвечают визуальным требованиям, но имеют на практике значительные недостатки, так как материал герметика должен соответствовать многочисленным требованиям:
- эластичность герметизации швов и пространственной изоляции в повседневном применении при воздействии температур, ультрафиолетового излучения, чистящих средств и механических нагрузок;
- образование диффузионного барьера для защиты содержащегося в противопожарном стекле слоистого заполнителя (потеря воды, коррозия);
- в случае пожара надежная герметизация швов стекла при температурах, доходящих до 1000 градусов С, перепадах давления более чем в 20 Па и механических нагрузках реагирующего противопожарного стекла.
Выбор неструктурированного заполнителя - на практике это преимущественно противопожарные кремнийорганические полимеры - представляет собой компромисс между условиями повседневного применения и появляющимися нагрузками в случае пожара. При этом неудовлетворительным является поведение шовных прокладок в случае пожара.
Другим решением является применение по выбору эластичного герметика или неподвижной прокладки, которая заполняет собой всю ширину шва между противопожарными стеклами. Известные уплотнители следует оценивать также в качестве компромиссного решения. Так, к примеру, можно выбрать даже и неподвижное уплотнение таким образом, чтобы в случае пожара была обеспечена хорошая герметизация. На основании свойств материала, из которого сделана прокладка (жесткая с низкой эластичностью), в швах образуются все же неизбежные пустоты вдоль всего противопожарного стекла. Они могут привести к коррозии уложенных в зазор между противопожарными стеклами функциональных слоев, так как боковое эластичное уплотнение может создавать лишь небольшой диффузионный барьер. Поэтому необходима дополнительная и дорогая защита функциональных слоев в виде блокирующего материала в пазах каждого отдельного функционального слоя.
Достигаемым полезной моделью техническим результатом явилось создание пригодного для повседневного применения эффективного и долговечного уплотнения стыковых соединений противопожарного остекления из связанных стыковым методом противопожарных стекол, а также защита содержащихся в зазорах противопожарных стекол заполнителей и, в частности, достижение более высоких показателей огнестойкости в случае пожара.
Отмеченный технический результат достигается тем, что противопожарное остекление, содержит как минимум два смонтированных в одной раме и последовательно соединенных методом стыковых швов противопожарных стекол и уплотнение в стыковых швах. Уплотнение выполнено из композиционного материала, состоящего как минимум из двух функционально различных компонентов и как минимум одного компонента, состоящего как минимум из одного материала, отверждаемого в эластично-пластичный материал, непосредственно в сплошное плотное соединение с наружной стороны стыковых швов и с внутренних сторон швов противопожарных стекол. В качестве второго компонента предусмотрен как минимум один терморасширяемый в случае пожара компонент выполненный по форме в виде прокладок, уложенных в отверждаемый материал в стыковых швах.
В противопожарном остеклении в стыковых швах размещена защитная фольга.
Ширина шва и соответственно заполняемого композиционным материалом уплотнение торцевого зазора составляет 3-15 мм.
Противопожарные стекла состыкованы в одной плоскости с образованием единой поверхности противопожарного остекления.
Состыкованные противопожарные стекла расположены по отношению друг к другу под
углом 45- менее 180 градусов.
Кромки состыкованных противопожарных стекол выполнены под углом 45 градусов.
Технология изготовления противопожарного остекления, включает соединение как минимум двух смонтированных в одной раме и последовательно соединенных путем стыковых швов стекол и уплотнение их в стыковых швах. В качестве уплотнения используют композиционный материал, состоящий как минимум из двух функционально различных компонентов и как минимум одного компонента, состоящего как минимум из одного материала, отверждаемого в эластично-пластичное состояние непосредственно в сплошное плотное соединение с наружной стороны стыковых швов и с внутренних сторон швов противопожарных стекол, а в качестве второго компонента используют как минимум один прочный на изгиб терморасширяемый в случае пожара компонент, который изготавливают по форме в виде прочных на изгиб прокладок и размещают в отверждаемом материале в стыковых швах.
В стыковых швах размещают защитную фольгу.
Стыковой шов заполняют композиционным материалом уплотнения с торцевым зазором 3-15 мм.
Противопожарные стекла стыкуют в одной плоскости и образуют единую поверхность противопожарного остекления.
Состыкованные противопожарные стекла располагают по отношению друг к другу под углом 45- менее 180 градусов.
Кромки стыкуемых противопожарных стекол, образующих прямой угол, обрезают и шлифуют под углом 45 градусов.
Полезная модель основывается на достижениях науки, которые подтверждают, что в результате комбинации из свойств различных материалов можно устроить многослойное уплотнение, которое будет гораздо лучше отвечать требованиям, предъявляемым к стыковым уплотнениям, чем однокомпонентные материалы, т.е. что многочисленные предъявляемые к стыковым уплотнениям требования можно было осуществить только при помощи композиционного материала. Известно, что в результате комбинации материалов можно достичь получения композиционных материалов с новыми свойствами. Очевидным является также то, что применение подобных материалов в швах между стеклами противопожарного остекления может вызвать значительные трудности в работе по остеклению и к тому же нежелательно увеличивают ширину швов. Помимо этого при применении расширяющихся материалов необходимо обеспечить преждевременное вытеснение эластично-пластичного материала, что приводит к предотвращению пожара. Выяснилось, что при применении многослойных компонентов обеспечивается
пространственная изоляция шва в течение всего времени воздействия огня. Состыкованные противопожарные стекла соединяются при помощи расширяемого уплотнения в виде пластины и вызывают пространственную изоляцию. Обработка является несложной, ширина швов может быть небольшой.
В результате применения прочных на изгиб, сильно расширяемых материалов, заделанных в эластично - пластичное средство, можно обеспечить требования, предъявляемые к стыковым уплотнениям. Таким образом, выполненное противопожарное остекление демонстрирует при хорошей пригодности и преимущество в отношении более высокой огнестойкости в случае пожара.
Используемый в качестве связующего материал заполняет шов и образует после своего отверждения и превращения в эластично-пластичное уплотнение пространственную изоляцию. В связующий материал укладывают полоски или куски сильно расширяемого в случае пожара материала. Но данный материал не может взять на себя исключительную функцию уплотнения, так как он является жестким, подверженным изломам и относительно тяжелым в обработке. При этом прокладывание сильно расширяемого материала может быть осуществлено как по центру шва, так и со смещением к торцу одного из стекол.
По выбору можно осуществить дополнительную защиту стыка противопожарного стекла также при помощи фольги.
В случае пожара эластичный уплотнитель обеспечивает только вначале пространственную изоляцию стыков остекления. С нарастанием температуры данный материал размягчается, растекается и превращается в золу или свертывается. В этот момент уплотнение расширяется и принимает вид твердой (коксуется) или тугой пены. Эта пена объединяет оба соседних противопожарных оконных стекла практически в одно целое и обеспечивает тем самым пространственную изоляцию в течение периода воздействия огня.
Используя данное композиционное уплотнение, можно устраивать швы любой ширины от 3 до 15 мм, предпочтительной является ширина шва, равная 5 мм.
Полезная модель поясняется прилагаемыми чертежами, где:
на Фиг.1: вид спереди противопожарного остекления с металлическими оконными переплетами, состоящими из трех вертикально выполненных методом стыкового соединения, ровно собранных противопожарных стекол с соответствующим композиционным уплотнением в швах стыкового соединения;
на Фиг.2: увеличенный фрагмент изображения на Фиг.1, демонстрирующий форму исполнения соответствующего композиционного уплотнения в шве между двумя
примыкающими друг к другу противопожарными стеклами;
на Фиг.3: вид спереди в соответствии с Фиг.1 - деревянный оконный переплет противопожарного остекления, выполненный из четырех соединенных под углом стыковым методом противопожарных стекол;
на Фиг.4: поперечное сечение противопожарного остекления согласно Фиг.3;
на Фиг.5: увеличенный фрагмент изображения, представленного на Фиг.4, представляющий собой образование обрезанных под углом швов стыкового соединения с композиционным уплотнением, согласно Фиг.2;
на Фиг.6: показан пакет из силикатного листового стекла.
На поясняющих чертежах позициями обозначены: 1 - металлический оконный переплет; 2 - противопожарные стекла; 3 - швы; 4 - композиционное уплотнение; 5 - прокладки; 6 уплотнитель; 7 - деревянный оконный переплет; 8 - силикатное листовое стекло и 9 - композиция на основе отвержденного жидкого стекла.
Фиг.1 и 2 представляют собой первый пример исполнения соответствующего прозрачного противопожарного остекления с металлическими оконными переплетами 1 с швеллерным профилем, в котором собраны в вертикальном направлении методом стыковых швов три противопожарных стекла (2) А, В, С.
Ширина швов 3 между двумя противопожарными стеклами 2 (Фиг.2) составляет в данном примере исполнения 5 мм. В зазор между торцами стекол 2 закладывается сформированное композиционное уплотнение 4, которое состоит в упомянутом примере из двух прокладок 5 размером соответственно 3×10 мм 2, выполненных из прочного на изгиб сильно расширяемого при пожаре материала 6.
На Фиг.3-5 изображен другой пример исполнения с профильным деревянным оконным переплетом 7 размером 78×40 в сочетании с двумя стеклянными планками 25×20, в пределах которого были установлены в вертикальном направлении четыре противопожарных стекла 2 от А до D, которые были смонтированы стыковым методом под углом друг к другу.
Поперечное сечение на Фиг.4, взятое вдоль линии Е-Е на Фиг.1 показывает это сечение, которое, как это было указано, находится в пределах 90°-130°; при этом согласно Фиг.5 противопожарные стекла 2 соединены под углом в 45° угловыми стыковыми швами.
Ширина швов 3 (Фиг.5) составляет также 5 мм. Композиционное уплотнение швов 4 состоит, как и в первом случае исполнения, из прочной на изгиб прокладки 5 (3×10 мм2), уложенной в эластично-пластичный уплотнитель 6.
Противопожарное остекление изготавливается из силикатного листового стекла 8 с композицией 9 между листами стекла на основе отверждаемого жидкого стекла. Выполненный подобным образом пакет из силикатного листового стекла обеспечивает возможность его резки и обработки, например, шлифованием торцевых поверхностей кромок.
В качестве прокладок 5 используется терморасширяемый (вспучивающийся) материал, например, ОГРАКС-Л - эластичный листовой материал на тканевой основе, выпускаемый ЗАО «Унихимтекс». Материал ОГРАКС-Л применяется в качестве вспучивающегося уплотнителя для изготовления противопожарных дверей и перегородок.
Характеристика ОГРАКС-Л
Толщина
от 1,0 до 3,0 мм.
Степень расширения
не менее 1000%
Плотность
0,6-1,0 г/см3
Токсичность
не выделяет вредных веществ при эксплуатации, не образует токсичных соединений в присутствии других веществ и факторов
Срок эксплуатации
25 лет
Монтаж
крепится с помощью клея