ОГНЕСТОЙКОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ
FIRE-RESISTANT GLASING

Настоящее изобретение относится к элементам огнестойкого остекления, содержащим слой вспучивающегося материала на основе гидратированного силиката щелочного металла.
Элементы огнестойкого остекления, содержащие один или несколько листов из вспучивающегося материала в дополнение к листам стекла, широко доступны в продаже. Они имеют огнестойкие свойства, которые варьируются в соответствии с их составом. Помимо своих огнестойких свойств, они также должны обеспечивать определенное механическое сопротивление. Эти два свойства также могут быть получены соответствующим выбором структуры, содержащей, в частности, несколько листов стекла в сочетании с несколькими листами вспучивающегося материала.
Для удовлетворительного использования рассматриваемые продукты должны быть лишены дефектов и, в частности, дефектов, которые ухудшают проницаемость. Известно, что возможные дефекты, которые встречаются наиболее часто в этом типе продуктов, представляют собой формирование пузырьков и/или помутнения. Эти дефекты проявляются наиболее часто в ходе испытания на старение. Чтобы быть совершенно удовлетворительными, эти продукты должны сохранять свои оптические свойства, по меньшей мере, в течение не менее 10 лет.
Признанный фактор, который способствует ускоренному старению, представляет собой подвергание воздействию ультрафиолетовых лучей. Учитывая, что рассматриваемые продукты очень часто подвергаются сильному облучению ультрафиолетовым светом, в особенности солнечным излучением, сохранение оптических свойств требует, чтобы были осуществлены специфические меры.
Были предложены различные способы, чтобы предотвратить ухудшение оптических свойств элементов остекления, содержащих слои на основе гидратированных силикатов щелочных металлов, учитывая, что традиционные прозрачные листы стекла, которые включают эти слои, очевидно, не формируют адекватный барьер для ультрафиолетовых лучей.
Один из предложенных способов относится, в частности, к использованию известного листа для формирования эффективного УФ-фильтра, который в ином случае в настоящее время используют в конфигурации из ламинированных элементов остекления, чтобы придать им ударопрочные свойства. В особенности пригодны листы поливинилбутираля. Известно, в частности, что даже при относительно низкой толщине около 0,38 мм более 95% УФ-лучей блокируются. Однако использование полимерных листов в элементах огнестойкого остекления не всегда пригодно. Предпочтительно избегать присутствия органических материалов в этом типе продуктов из-за их поведения в отношении огня. Кроме того, применение требует довольно специфического расположения этого листа на пути падающего излучения так, чтобы оно эффективно формировало барьер к УФ-лучам прежде, чем они достигнут чувствительного слоя, который должен быть защищен.
Были сделаны другие предложения, которые состоят, в частности, в использовании тонкого слоя оксида титана, нанесенного на лист стекла, по меньшей мере, на стороне падающего света. Исследования авторов изобретения показали, что, с точки зрения защиты от УФ-излучения, присутствия слоя этого типа не достаточно, чтобы предотвратить деградацию вспучивающегося слоя (при поддержании достаточного пропускания света).
Следовательно, задача изобретения состоит в том, чтобы обеспечить элементы огнестойкого остекления, содержащие вспучивающиеся слои на основе силикатов щелочных металлов, которые защищены от изменений, происходящих в результате воздействия ультрафиолетовых лучей.
Согласно изобретению в элементах остекления этого типа по меньшей мере один лист стекла содержит слой или совокупность слоев, где пропускание ультрафиолетовых лучей с длиной волны менее 345 нм составляет не более 35%, предпочтительно не более 25% и особенно предпочтительно не более 20%. При наилучшем выполнении остекления слои, фильтрующие УФ-излучение, не пропускают более 10% и даже пропускают менее 10% длин волны менее 345 нм. Кроме того, этот слой или рассматриваемые слои обеспечивают пропускание в видимой области, которое составляет не менее 80% и предпочтительно не менее 85%.
Пропускания, рассматриваемые здесь, представляют собой такие, которые пригодны для слоя или системы слоев, предполагая, что не только защитный слой, но и по меньшей мере лист стекла, защищающий этот слой, обязательно помещают в элементы остекления между вспучивающимся слоем, подлежащим защите, и источником излучения. Как будет указано в последующем, присутствие листа стекла также снижает пропускание и даже, хотя это снижение ограничено, оно не может быть проигнорировано и оно варьируется для того же самого стекла в зависимости от толщины листа.
Чтобы быть полностью удовлетворительными, продукты согласно изобретению должны быть практически "нейтральными" по цвету, или слегка серыми, или голубоватыми.
Элементы, относящиеся к оптическим параметрам, используемым в определении изобретения, следуют следующим стандартизированным формам:
- полное пропускание света (ПС). Это полное пропускание представляет собой результат интегрирования между длинами волн 380 и 780 нм выражения:
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
λ
∑T×E×S/∑E×S, в котором Т, представляет собой пропускание при длине волны λ, Е представляет собой спектральное распределение источника света и S представляет собой чувствительность нормального человеческого глаза как функцию длины волны λ;
- полное пропускание в ультрафиолетовом диапазоне (ПУФ). Это полное пропускание представляет собой результат интегрирования между 280 и 380 нм выражения:
λ
λ
λ
λ
∑T×U/∑U, в котором U представляет собой спектральное распределение УФ-излучения, которое пересекает атмосферу, определенное в стандарте DIN 67507.
В традиционных продуктах, в которых вспучивающийся слой основан на гидратированных силикатах щелочных металлов, опыт показывает, что деградация в значительной степени происходит при длинах волн менее 345 нм. Деградация при более высоких длинах волн не была заметна в ходе периода испытания на старение. Аналогично, меры, предпринятые авторами изобретения, позволили определение количественного порога, за пределами которого УФ-лучи с длиной волны менее 345 нм могли вызывать появление дефектов, по-видимому, во временных пределах, совместимых с нормальным использованием.
Авторы изобретения также установили, что чувствительность к УФ-лучам вспучивающегося слоя частично зависит от природы этого слоя. Появление дефектов в форме "пузырьков" или "помутнения", по-видимому, намного более заметно, когда содержание воды в этом слое выше. Гидратированные силикаты натрия, которые являются наиболее стандартными продуктами, особенно чувствительны в этом смысле.
Согласно испытаниям и в зависимости от природы силикатов величина 20% УФ-лучей (проценты, эффективно достигающие вспучивающегося слоя после объединенных действий этого слоя и листа стекла, формирующего этот слой) для длины волны 345 нм солнечного света, по-видимому, является наиболее высоким порогом, который может быть выдержан без какого-либо риска появления дефектов. Эта величина составляет, предпочтительно, 15% или даже не больше чем 10% и, преимущественно, является настолько низкой, насколько возможно. Другими словами, фильтрация УФ-излучения, которая не позволяет величине падать ниже этой доли, не улучшает достаточно устойчивость к УФ-излучению для каждого типа гидратированного силиката щелочного металла продукта.
Элементы огнестойкого остекления по изобретению содержат один или более слоев или совокупностей тонких слоев, из которых, по меньшей мере, один слой выбран из группы материалов, содержащих оксид цинка или сплав на основе цинка, смешанные оксиды олова и цинка, оксид церия.
Используемые толщины выбирают как функцию этой емкости, чтобы блокировать пропускание УФ-лучей. Выбор также принимает во внимание пропускание рассматриваемых слоев в видимой области. Однако другие факторы также являются решающими в сделанном выборе, в частности легкость производства этих слоев. По всем этим причинам предпочтительный слой по изобретению основан на оксиде цинка. Слои оксида цинка являются относительно простыми для нанесения и относительно недорогими.
Толщина для одного слоя оксида цинка составляет не менее 50 нм. Она составляет предпочтительно по меньшей мере 100 нм и предпочтительно по меньшей мере 150 нм. Для более низких толщин часть УФ-лучей с длиной волны менее 345 нм, которую эффективно отфильтровывают, является недостаточной, чтобы гарантировать желательную долговечность продуктов, когда их подвергают воздействию солнечных лучей.
Другие элементы, формирующие часть состава остекления, которые могут снижать пропускание УФ-лучей, также должны быть учтены при определении необходимой толщины слоя, фильтрующего УФ-излучение. Для сведения, даже листы стекла оказывают влияние на это пропускание. Для обыкновенных прозрачных листов стекла пропускание УФ-лучей указано в следующей таблице как функция толщины листа или листов.
Толщина, мм
2
3
4
5
6
8
10
12
ПУФ,%
70
64
57
55
53
48
44
41
При определении пропускания УФ-лучей, как указано выше, рассматриваемый интервал содержит существенную часть выше удерживаемого порога 345 нм. Фактическое влияние листа стекла принимает во внимание это спектральное распределение. Другими словами, оно слегка меньше, чем можно было бы предположить по вышеприведенной таблице, которая выражает пропускание по расширенному интервалу длин волн.
Элементы огнестойкого остекления имеют листы стекла на своих лицевых поверхностях, которые в большинстве случаев имеют толщину обычно 3 или 4 мм. УФ-лучи, которые достигают первого вспучивающегося слоя, следовательно, уже снижены примерно на треть. Это соотношение в обычно менее толстых листах стекла может быть снижено до менее половины. Слои, фильтрующие УФ-излучение, согласно изобретению могут быть приспособлены соответственно. В частности, их толщина может быть меньше, если внешний лист стекла, на котором этот слой расположен, является относительно толстым.
Если для фильтрующего слоя требуется минимальная толщина, в принципе, нет никакого верхнего предела, который не должен быть превышен, кроме того, который ведет к чрезмерному снижению в пропускании видимого света, которое может последовать. Для слоев на основе оксида цинка не желательно использовать слои с толщиной, которая была бы более 300 нм. Кроме того, улучшение в отношении фильтрации УФ-излучения далее не существенно, в то время как увеличение в толщине слоя может приводить к понижению пропускания в видимой области.
Дополнительный фактор заставляет ограничивать толщины слоев, фильтрующих УФ-излучение, и речь идет о структуре этих слоев. Учитывая способ их производства, слои, фильтрующие УФ-излучение, и, в частности, слои на основе оксида цинка могут быть разработаны при структурах, которые являются более или менее чувствительными к коррозионному действию слоев силикатов щелочных металлов. Формирование этих слоев может приводить либо к относительно "компактным" формам, либо, наоборот, к структурам, имеющим области, которые облегчают повреждение этих слоев.
Слои на основе оксида цинка наносят традиционным образом, в частности методами, использующими вакуумное осаждение магнетронным распылением. Эти слои могут легко быть доведены до требуемых толщин. Рассматриваемые слои могут быть также, предпочтительно, нанесены пиролизом, причем они, как правило, имеют преимущество более низкой себестоимости производства и улучшенной компактности.
Тонкие слои на основе оксида цинка часто содержат другой металл в низких долях. Дело обстоит так, в частности, с алюминием, который добавляют в процентном содержании порядка от 2 до 4% по причинам, связанным с процессом придания формы этим слоям. Присутствие алюминия, в частности, в методах катодного распыления позволяет должным образом стабилизировать функционирование металлического катода, сформированного из этого сплава. В результате этого избегают любых нерегулярностей в слое, получаемых от некоторой неустойчивости в системе.
Независимо от способа его получения и, особенно, когда слой на основе оксида цинка формируют катодным распылением, слой имеет тенденцию приобретать явно "столбчатую" структуру, если толщина превышает несколько десятков нанометров. Этот тип структуры, как предполагает ее название, приводит к столбикам оксида, разделенным границами раздела, благоприятными для проникновения корродирующих агентов. Чтобы ограничить этот механизм, согласно изобретению толщину каждого слоя оксида, предпочтительно, ограничивают таким способом, чтобы осажденный слой не создавал структуру этого типа, либо, если она возникала, то в ограниченной степени.
Когда толщина слоев является такой, что трудно предотвращать появление этого типа столбчатой структуры, предпочтительно, согласно изобретению разделять слой, чтобы снизить толщину каждого до такой степени, где такая структура становится невидимой, или до ограниченной степени. В этом случае разделенные слои отделяют промежуточным слоем из другого материала, который имеет, предпочтительно, тот же самый тип, как и те, которые указаны ниже, чтобы защитить слои, фильтрующие УФ-излучение.
Гидратированные силикаты щелочных металлов, формирующие вспучивающиеся слои, относительно агрессивны. Они представляет собой сильно основные продукты. Прямой контакт анти-УФ-слоя со вспучивающимся материалом может вызвать повреждение этого слоя. Предпочтительно согласно изобретению защищать этот слой, вставляя барьер, который является полностью инертным по отношению к силикату.
Преимущественно, слой на основе оксида цинка защищают, вставляя тонкий слой, который является устойчивым к величинам рН выше 11 и имеет пропускание света в видимой области, по меньшей мере равное 80%. Тонкие слои этого типа основаны, например, на оксиде олова, оксидах, нитридах или оксинитридах алюминия, титана или циркония. Этот защитный слой имеет толщину, ограниченную той, которая строго требуется для роли защиты УФ-фильтрующего слоя. Обычно толщина этого слоя составляет не менее 10 нм и, насколько возможно, эта толщина остается менее 70 нм и, предпочтительно, менее 50 нм, чтобы минимизировать его влияние на пропускание света.
Защитный слой представляет собой, возможно, слой органического полимера, который является устойчивым к указанным щелочным средам и достаточно прозрачен. Он состоит, например, из пленок, состоящих из полиуретанов, полиэтилентерефталата (ПЭТФ), ААЕ или также из слоя силиконов.
Органические слои являются, по существу, более толстыми, чем минеральные слои, указанные выше. Как правило, их толщина находится между 5 и 70 мкм и наиболее часто между 10 и 30 мкм.
Коррозионный характер вспучивающегося слоя варьируется в зависимости от его состава. Отмечают, что он намного больше, когда содержание воды выше. Он также варьируется как функция добавок, содержащихся в этом слое, которые могут влиять на его более или менее щелочной характер. Речь идет, например, о высокоосновных добавках, в частности мочевине. Следовательно, защитный барьер анти-УФ-слоя также может быть более или менее существенно приспособлен к природе силиката, используемого для составления вспучивающегося слоя.
Введение анти-УФ-фильтра оправдывается при использованиях, в которых слой силикатов в действительности подвергается облучению, которое, вероятно, ухудшает прозрачность остекления. В этом смысле, если только одна лицевая сторона остекления подвергается такому излучению, анти-УФ-фильтр может быть ограничен стороной, соответствующей падению этого излучения. В противоположном случае, то есть где УФ-излучение может приходить без различия с одной стороны остекления или с другой, было бы целесообразно устанавливать УФ-фильтр на каждой стороне вспучивающегося слоя.
В элементах остекления, содержащих множество листов стекла и вспучивающихся слоев, очевидно, что слои должны быть защищены на их лицевых сторонах, которые первыми подвергаются действию УФ-лучей. Что касается слоев или лицевых сторон, расположенных в более глубоком положении в элементе остекления, они будут автоматически извлекать пользу от защиты предшествующих слоев.
Огнестойкие слои, такие как описанные выше, также могут быть использованы в конструкции типа двойного остекления. Как и выше, чтобы гарантировать оптические свойства, достаточно, чтобы падающее излучение отфильтровывали перед проникновением как можно дальше от вспучивающегося слоя. Если первый лист двойного остекления не является огнестойким, может быть предпочтительно осаждать фильтрующий слой там, потому что он не требует присутствия защитного слоя, поскольку он не находится в контакте с силикатами щелочных металлов.
Изобретение описано более подробно со ссылкой на чертежи:
- Фигура 1 представляет собой схематический вид в разрезе, показывающий основную структуру огнестойкого остекления;
- Фигура 2 в аналогичном виде предыдущего чертежа показывает огнестойкое остекление по изобретению, в котором вспучивающийся слой защищен против изменений в результате воздействия УФ-лучей;
- Фигура 3 в аналогичном виде Фигуры 2 показывает вариант выполнения изобретения, в котором УФ-фильтр изолирован от вспучивающегося слоя;
- Фигура 4 показывает другой вариант выполнения изобретения, имеющий анти-УФ-конструкцию на каждой стороне вспучивающегося слоя;
- Фигура 5 показывает вариант осуществления по изобретению, в котором лист стекла заменен ламинированной конструкцией;
- Фигура 6 показывает применение огнестойкого остекления в структуре двойного остекления;
- Фигура 7 представляет собой график, показывающий изменения в пропускании различных элементов остекления как функцию рассматриваемой длины волны;
- Фигура 8 показывает влияние толщины анти-УФ-слоя на основе оксида цинка;
- Фигура 9 иллюстрирует влияние толщины листа стекла с двумя идентичными анти-УФ-слоями;
- Фигура 10 показывает изменение в пропускании в случае анти-УФ-слоя на основе оксида цинка, защищенного слоем оксида олова.
Рассматриваемый тип остекления по изобретению показан на виде в разрезе на Фигуре 1. В своей наиболее основной конфигурации огнестойкое остекление содержит два стеклянных листа (1 и 2), соединенных посредством листа из вспучивающегося материала (3), изготовленного из гидратированного силиката щелочного металла.
Листы стекла изготовлены либо из стандартного "флоат" стекла, либо, если необходимо, из стекла с низким коэффициентом термического расширения, такого как боросиликатное стекло.
Структуры доступных в продаже элементов огнестойкого остекления могут содержать несколько листов из вспучивающихся материалов и соответствующее число листов стекла. В любом случае толщина листов стекла и толщина листа или листов вспучивающегося материала варьируются по способам производства и рассматриваемым применениям. Наиболее толстые структуры и те, которые изготовлены из множества листов стекла и вспучивающегося материала, обычно приводят к типам остекления с самой высокой устойчивостью в испытании на огнестойкость.
Какая бы структура ни была выбрана, вопрос прозрачности и, в частности, отсутствия пузырьков и помутнения, возникающих со временем, все еще связан с присутствием этих листов вспучивающегося материала, подвергающегося воздействию УФ-лучей. До некоторой степени, чем больше полная толщина вспучивающегося материала, тем больше там будет связанных со старением дефектов, которые ухудшают прозрачность остекления, и, следовательно, тем больше необходимость гарантировать предотвращение возникновения этих дефектов.
Листы стекла представляют собой "одиночные" в показанном варианте выполнения изобретения. В некоторых вариантах выполнения изобретения один или несколько "монолитных" листов стекла могут быть заменены одним или более ламинированными листами, сформированными, например, из двух листов стекла, соединенных посредством промежуточного листа, изготовленного из термопласта, такого как поливинилбутираль (ПВБ), сополимера этилена и винилацетата (СЭВА) и т.д. Листы этого типа обычно используют, чтобы улучшить механические свойства остекления. Однако свойства материалов, формирующих эти промежуточные слои, имеют некоторые недостатки, когда их подвергают испытанию на огнестойкость, в частности, потому что они приводят к образованию дыма, когда они разлагаются. Когда они присутствуют в элементе остекления, они должны быть расположены таким образом, чтобы минимизировать эти недостатки. В частности, их, предпочтительно, располагают на той стороне элементов остекления, которые с наименьшей вероятностью подвергаются действию огня, или в случае более сложных структур, содержащих больше листов стекла, их, возможно, располагают в центре этих структур.
Как указано выше, листы ПВБ формируют очень сильный фильтр против УФ-лучей, если необходимо. Однако обычно не желательно использовать эти листы систематически для защиты от деградации вспучивающихся слоев из-за трудностей, указанных выше, касающихся поведения этих материалов в отношении огня, а также потому что они вызывают увеличение общей толщины остекления, но также и из-за их стоимости, поскольку листы ПВБ формируют значительный компонент в стоимости всей конструкции.
Рассматриваемые здесь вспучивающиеся материалы различаются по природе. Их состав, основанный на гидратированных силикатах щелочных металлов, различается, в частности, по природе используемых силикатов. Наиболее используемыми являются силикаты натрия, но и силикаты калия также часто используют, возможно, в смеси с силикатами натрия. Выбор одних или других из этих щелочных материалов также влияет на доли других составных частей и, в частности, на содержание воды.
Вспучивающиеся материалы также характеризуются относительными долями Si и щелочных веществ, присутствующих в составе. Это отношение определяет то, что обычно представляют как отражение более или менее "огнеупорного" характера этих материалов. Другая существенная характеристика представляет собой содержание в них воды, которую иногда показывают косвенно "потерей при прокаливании" продукта, указывающей массовую концентрацию в процентах удаляемого, когда материал прокаливают. Высвобождаемая под влиянием нагревания вода, присутствующая во вспучивающемся материале, ответственна за формирование пены, от чего зависят огнестойкие свойства.
Другие составные части формируют часть состава этих материалов. Они представляют собой многообразие элементов, которые либо вносят вклад в улучшение огнестойких свойств, либо помогают в обеспечении стабильности продукта во времени, либо облегчают производство этих элементов остекления. Среди наиболее часто используемых элементов присутствуют полиольные соединения и, в особенности глицерин, который, в частности, благоприятствует определенной пластичности вспучивающегося материала.
Природа и свойства рассматриваемых материалов были предметом многочисленных предшествующих публикаций. В качестве примера ссылка может быть сделана, в частности, на патентные документы: ЕР 1027404, FR 2607491, FR 2399513.
Первоначально авторы изобретения изучали условия воздействия, которые, вероятно, приводят к появлению дефектов, когда остекление подвергают старению в ускоренных условиях. Таким образом, они смогли определить характеристики излучений, ответственных за формирование этих дефектов. Чтобы сделать это, подвергали образцы идентичных остеклений одинаковому излучению, но фильтровали это излучение посредством известных фильтров, которые позволяли удалять длины волн ниже определенных значений.
2
Для этих испытаний остекление формируют из двух обыкновенных прозрачных листов стекла с толщиной 2,85 мм, соединенных посредством слоя толщиной 1 мм из гидратированного силиката натрия. Это стекло представляет собой традиционное натриево-кальциевое силикатное стекло. Его пропускание света при толщине 4 мм определяют в 90%. Пропускание в УФ-диапазоне для той же самой толщины составляет 57%. Слой силиката натрия имеет отношение SiO/оксиды щелочных металлов 3,3. Содержание воды составляет 20%, а содержание глицерина составляет порядка 15% массы слоя.
Таким образом, из эксперимента видно, что длины волны выше 345 нм практически не приводят к дефекту, в частности пузырькам, появляющимся после воздействия, эквивалентного 10 годам в естественных условиях применения.
То же самое испытание на старение воспроизводили с элементами, формирующими само огнестойкое остекление. В частности, было подтверждено, что остекление, содержащее ламинированную конструкцию, сформированную из двух листов стекла толщиной 1,6 мм, соединенных листом ПВБ толщиной 0,38 мм, было эффективно защищено от излучений, вредных для долговечности продукта. В этой конфигурации после 1000 часов испытания, соответствующих 10 годам естественного старения, продукт существенно не портился появлением пузырьков или "помутнения", когда облучение проводили на стороне, имеющей ПВБ.
Фигура 2 иллюстрирует принцип изобретения аналогичным образом. В показанной структуре, в дополнение к двум листам стекла (1, 2) и вспучивающемуся слою (3) из Фигуры 1, слой (4), действующий как УФ-фильтр, расположен на слое (1) на стороне, подвергающейся воздействию УФ-излучения, так, что вспучивающийся слой расположен ниже по ходу потока на пути излучения.
Фигура 3, которая является аналогичной предыдущей, дополнительно содержит слой или покрытие 5, цель которого состоит в предотвращении контакта анти-УФ-фильтра и вспучивающегося слоя, когда их характеристики указывают, что силикат вспучивающегося слоя, вероятно, будет корродировать анти-УФ-фильтр.
Фигура 4 показывает остекление, имеющее анти-УФ-фильтр и его защитный слой на каждой стороне вспучивающегося слоя. Присутствие двух анти-УФ слоев необходимо, когда две лицевые стороны остекления могут подвергаться воздействию УФ-лучей.
Фигура 5 показывает остекление, имеющее ламинированную конструкцию, сформированную из двух листов стекла (1, 1') и одного промежуточного слоя типа ПВБ (6). Другой лист стекла (2) является одним листом. Присутствие листа ПВБ, который формирует сильный УФ-фильтр, означает, что нет необходимости обеспечивать дополнительный фильтр на ламинированной стороне. Наоборот, противоположная сторона, которая не имеет ламинирования, должна быть обеспечена специфической защитой против УФ-излучения посредством слоев (4, 5), если ее подвергают действию УФ-лучей.
Фигура 6 иллюстрирует вариант выполнения изобретения элемента двойного остекления, имеющего огнестойкий элемент (1, 2, 3) типа, показанного в фигуре 1. Лист стекла 7, связанный с огнестойким элементом, отделен от него промежутком (8), обычно закрытым или изолированным от окружающей атмосферы. В случае, где падающее излучение воздействует сначала на лист (7), предпочтительно устанавливать анти-УФ-фильтр на внутренней поверхности этого первого листа. В результате избегают контакта с силикатом и нет необходимости защищать фильтр от коррозионного действия силиката. Фильтрующий слой может, конечно, также быть расположен на внешней стороне этого первого листа при условии, что он устойчив к внешним царапинам и разъеданию. Наконец, он может быть расположен на лицевой стороне огнестойкого элемента, который сначала подвергается действию УФ-излучения. Тем не менее, его использование является более чувствительным из-за увеличенных рисков механических изменений, в частности тех, которые сопутствуют формированию этого огнестойкого элемента. Наоборот, производство, хранение и использование одного листа, несущего анти-УФ-слой, такого как предложенный согласно изобретению, соответствуют текущим соответствующим образом контролируемым операциям.
Комбинации, указанные выше, представляют собой только несколько из возможностей, доступных для формирования элементов огнестойкого остекления по изобретению, которые могут охватывать множество вариантов. В частности, показанные огнестойкие элементы остекления содержат только один вспучивающийся слой. Изобретение, естественно, охватывает остекление, которое содержит несколько слоев такого типа.
Фигура 7 показывает определение пропускания света для различных конфигураций предшествующего уровня техники. На этом графике пропускание света представлено как функция длины волны.
На этом графике кривая I представляет собой кривую, соответствующую одному прозрачному листу "флоат" стекла с толщиной 2,85 мм. Отмечают, что длины волн ниже 345 нм пропускаются в значительной степени. Полного удаления постепенно достигают только при длинах волн менее около 310 нм. Следовательно, значительная часть УФ-лучей, ответственная за повреждение вспучивающегося слоя, проходит до него. Практически это приводит к появлению разрушающих дефектов только после воздействия в естественных условиях, эквивалентного одному году.
Кривая II дана в качестве примера влияния самого стекла на пропускание при различных длинах волн. В рассматриваемом случае лист прозрачного стекла на сей раз имеет толщину 4,85 мм. В целом, профиль кривой пропускания является таким же, как предыдущая кривая, со сдвигом к слегка более высоким длинам волн. Полное исчезновение пропускания начинается только при около 320 нм. В целом, максимальное пропускание как для низких длин волн, так и для видимой области снижается. Однако отмечают, что пропускаемая фракция, где длина волн ниже 345 нм, все еще очень значительна. Увеличение толщины листа стекла, защищающего вспучивающийся слой, не позволяет ему быть должным образом защищенным от изменений, связанных со старением. Как и выше, после года подвергания воздействию естественных условий слой имеет нежелательное число пузырьков.
Кривая III получена с использованием ламинированного элемента, сформированного из двух листов стекла, каждый толщиной 1,6 мм, и промежуточного слоя ПВБ толщиной 0,38 мм в качестве "фильтра". В отличие от предыдущих случаев ламинированный элемент формирует особенно эффективный фильтр для всех длин волн менее около 380 нм. Это объясняет очень хорошую характеристику вспучивающегося слоя, защищенного присутствием листа ПВБ. После года воздействия естественных условий фактически не заметно никакого изменения в отношении оптических свойств вспучивающегося слоя и элементов остекления, содержащих этот слой.
Кривая IV соответствует пропусканию листа стекла такого же типа, как показанный кривой I, но на сей раз добавляют слой оксида титана толщиной 100 нм по всей поверхности листа, как предложено ранее. Отмечают, что присутствие слоя оксида титана заметно изменяет спектр пропускания. Тем не менее, при длинах волн ниже 345 нм доля пропускаемых УФ-лучей остается значительной. Она все еще составляет порядка 30% при 345 нм. Фильтр не подходит для вспучивающихся слоев, чувствительных к УФ-лучам. Более того, ПС при длинах волны в видимой области существенно воздействует на этот слой оксида титана: кривая I соответствует ПС 90%, тогда как эта величина понижается до 68% для кривой IV.
Фигура 8 показывает спектры пропускания листов стекла толщиной 6 мм, покрытых слоями из оксида цинка.
Эти слои наносят магнетронным распылением традиционным образом, используя катод из Zn, путем реакционного осаждения в обогащенной кислородом атмосфере (80%).
Испытывали три толщины слоев, чтобы определить влияние этой толщины на пропускание. Толщины составляли 50 (V), 100 (VI) и 150 нм (VII) соответственно.
Присутствие этих слоев слегка модифицирует полное пропускание света в видимой области. График не позволяет учитывать это слабое изменение, так как вклад этого пропускания лежит, по существу, между 400 и 800 нм. В общем, присутствие этого слоя снижает это пропускание на величину около от 1 до 2%.
В случае листов, содержащих оксид цинка, отмечают, что ниже около 360 нм пропускание падает до уровней, которые являются достаточно низкими для вспучивающегося материала, который должным образом защищен этим фильтром для всех испытанных толщин. Пропускание УФ-излучения ниже порога 345 нм демонстрирует уменьшение при увеличении толщины. Влияние толщины снижается за пределами 100 нм. Увеличение больше заметно не изменяет пропускание УФ-излучения. Увеличение толщины приводит к уменьшению пропускания в видимой области. По этой причине, если желательно иметь толщину, которая является достаточной для снижения пропускания УФ-излучения на уровнях, позволяющих вспучивающимся слоям быть адекватно защищенными, предпочтительно не увеличивать толщину слишком сильно, чтобы заметно не снизить пропускание света.
Для целей сравнения различных структур полезно измерять их коэффициент пропускания УФ-излучения при 345 нм. Для предыдущих структур величины пропускания составляют:
прозрачное стекло 2,85 мм
75%
прозрачное стекло 4,85 мм
65%
ламинат с ПВБ
~ 0%
прозрачное стекло 2,85 мм и слой ZnO 170 нм
2%.
По-видимому, существенная роль толщины стекла фактически является относительно умеренной, когда вводят слой, который эффективно блокирует пропускание УФ-излучения. Фигура 9 показывает спектр, полученный для того же слоя оксида цинка толщиной 170 нм на листе стекла толщиной 2,85 мм (VIII) и на листе 5,85 мм (IX) соответственно. Отмечают, что кривые фактически сливаются при длинах волн менее 370 нм.
Чтобы защитить слой, фильтрующий УФ-излучение, когда он может быть чувствительным к контакту со вспучивающимся слоем силиката, например, вставляют дополнительный защитный слой. Фигура 10 иллюстрирует спектр пропускания листа стекла толщиной 2,85 мм, покрытого слоем оксида цинка толщиной 150 нм (X), где он соответствует тому же образцу, как ранее, и слой оксида цинка покрыт защитным слоем оксида олова толщиной 50 нм.
Из этого графика очевидно, что поведение в отношении УФ-лучей является фактически одинаковым в этих двух случаях. Присутствие защитного слоя слегка снижает пропускание при длинах волн в видимой области. По этой причине этот защитный слой, предпочтительно, имеет толщину, которая является настолько низкой, насколько возможно, при гарантии достаточной защиты слоя оксида цинка.