SE457254B - Eldavskaermande foerglasningspanel - Google Patents

Description

4s7 254' 10 15 20 25 30 35 v stândskraftig mot termisk chock men den bör även vara mot- stândskraftig mot fysisk chock så länge som det är prak- tiskt önskvärt efter ett utbrott för att icke en person som ofrivilligt (eller även med avsikt) slår sönder det plötsligt blir uppslukad i flammor.

Olika förslag har gjorts för tillverkning av eldavskärman- de förglasningspaneler inbegripande särskilt brittiskt pa- tent nr l 290 699 (BASF). Detta dokument utlär användning av ett svällbart skikt lagt emellan tvâ glasskivor och två svällbara skikt lagda mellan tre glasskivor vid tillverk- ning av eldavskärmande förglasningspaneler, som kan fås att uppfylla de kriterier som angetts i olika standards, som hänför sig till förglasningars motståndsförmåga mot eld.

De paneler som särskilt angetts i det nyssnämnda brittiska patent använder glasskivor omkring 3 mm tjocka och detta är representativt för tidigare förslag inom området eldav- skärmande förglasningspaneler.

Kända eldavskärmande paneler kan tillverkas för att uppfyl- la ISO 834 för tidsperioder upp till 20 minuter utan sär- skild svårighet och längre tidsperioder för motstândsförmâ- ga mot eld kan uppnås genom att vidtaga vissa ytterligare åtgärder.

Ett sätt är att öka tjockleken på panelen, eftersom det är väl känt inom tekniken att tjocka glasskivor är mera benäg- na att spricka beroende pâ termisk chock för vilka de ound- vikligen skulle vara utsatta vid eldutbrott, har den maxi- mala individuella skivtjockleken som förutsätts inom den tidigare kända tekniken varit 5 mm och ytterligare ökning- ar i paneltjocklek har uppnåtts genom att använda ytterli- gare skivor och skikt av svällbart material. Detta ökar vä- sentligen kostnaderna och tillverkningssvârigheterna.

Ett andra sätt att montera tvâ kända eldavskärmande pane- 10 15 20 25 30 35 40 457 254 ler i en dubbelförglasningsram, men sådana dubbla paneler är återigen dyrbara och är alltför besvärliga att använda under vissa förhållanden.

Ett tredje sätt är att inbegripa glasfibrer och trådnät i ett svällbart skikt, men detta ger även anledning till tillverk- ningssvårigheter och när det gäller transparenta eldavskärman- de förglasningspaneler, som föreliggande uppfinning särskilt men ej uteslutande avser, innebär tillsatsen av sådana material avvikelser från utseendet och ljusgenomsläppligheten hos panelen.

Föreliggande uppfinning avser att åstadkomma eldavskärmande förglasningspaneler av en modifierad konstruktion, som medger att man kan uppnå en hög standard på eldmotståndsförmåga på ett lättare, enklare och ekonomiskt sätt.

Enligt föreliggande uppfinning avses en eldavskärmande förglas- ningspanel omfattande åtminstone ett skikt av svällbart materi- al, lagt mellan plana skivor av glasmaterial, vilken panel ut- märkes av att åtminstone en skiva av glasmaterialet har en tjock- lek av åtminstone 6 mm, särskilt i omrâdet 7 t.o.m. 10 mm och är tjockare än den andra skivan eller åtminstone en annan skiva av glasmaterial, och av att panelen omfattar åtminstone tre glasskivor och åtminstone två däremellan lagda svällbara skikt och av att den inre eller åtminstone en inre glasskiva har en tjocklek av åtminstone 6 mm. 1 Förekomsten i panelen av en skiva, som är åtminstone 6 mm tjock ger ett antal fördelar, som tillsammans gör panelen sär- skilt användbar för eldavskärmande ändamål. Det inses emeller- tid att undantaget en helt symmetrisk panel, kan dessa förde- lar skilja i utsträckning beroende på den sida om panelen som eld bryter ut. I det fall att en panel har skivor med olika tjocklekar, är dessa fördelar alltid mycket större då den tjockare glasskivan ligger mellan elden och åtminstone en tun- nare glasskiva i panelen och därför bör denna synpunkt hållas i minnet, då panelen monteras.

Det är faktiskt ganska överraskande att användningen av en glasskiva 6 mm eller tjockare skulle ge fördelar i eldav- skärmande förglasningspaneler, eftersom såsom omnämnts är 457 10 15 20 25 30 35 än det väl känt inom tekniken att tjocka glasskivor är mera benägna att spricka och gå sönder till följd av värmechock än tunnare skivor.

Användningen av en sådan tjock glasskiva tenderar att sä- kerställa på grund av skivans större massa, att ett sväll- bart skikt placerat bakom det kommer att upphettas mera jämnt och sålunda minska bildningen av varma punkter på pa- nelens exponerade yta som är vänd bort från elden. Det svällbara skiktet kommer även att ha en tendens att expan- dera mera jämnt över sin yta. Då en sådan tjock glasskiva går sönder beroende på termisk chock såsom den givetvis så småningom kommer att göra om värmen är tillräckligt stark, har dess massa vidare en tendens att säkerställa att den ej så lätt går sönder i fragment och om den gör det kommer så- dana fragment, på grund av sin större tjocklek ha en ten- dens att förbli på plats längre än när det gäller tunnare glasskivor. Detta är utomordentligt viktigt.

Man har funnit att kostnadseffektiviteten för paneler en- ligt uppfinningen förbättras då åtminstone en sådan glas- skiva har en tjocklek i omrâdet från 7 mm till och med 10 mm, såsom föredrages. En särskilt föredragen tjocklek för en sådan skiva är faktiskt 8 mm. ~ Vid vissa föredragna utföringsformer av uppfinningen har åtminstone en glasskiva i panelen en tjocklek, som skiljer sig från tjockleken på den eller åtminstone en annan glas- skiva. Då en tjockare glasskiva är placerad mellan en eld- härd och en tunnare glasskiva, uppnås en besparing i glas- material och vikt enligt skillnaden i tjocklek på skivorna och detta kan utföras utan att avsevärt påverka panelens eldmotstående egenskaper. En sådan panel är mindre dyrbar och lättare att installera och kräver ej en relativt tung och dyrbar ram.

Fördelarna med att använda skivor av olika tjocklekar i en 10 15 20 25 30 35 j4s7-254 panel enligt uppfinningen är särskilt framträdande då en eller flera av följande föredragna särdrag omfattas: i) av de olika tjocklekarna som ingår i de olika skivorna i panelen, är den maximala tjockleken åtminstone två gånger den minsta tjockleken; ii) åtminstone en glasskiva i panelen har en tjocklek mind- re än 6 mm; iii) endast en glasskiva i panelen har en tjocklek av åt- minstone 6 mm; och iv) åtminstone en glasskiva i panelen har en tjocklek i om- rådet från 2,5 till och med 4 mm.

Vid vissa föredragna utföringsformer av uppfinningen omfat- tar panelen âtminstone tre glasskivor och åtminstone tvâ mellanlagda svällbara skikt. Detta ökar panelens kostnad det medges, men det är berättigat där särskilt stränga kri- terier på eldmotstånd måste uppfyllas. Givetvis beror anta- let glasskivor och mellanliggande svällbara skikt som an- vändes i någon särskild panel enligt uppfinningen på eld- motståndskriterier, som avses uppfyllas av just den pane- len.

Vid sådana utföringsformer av uppfinningen, är det fördel- aktigt att den eller åtminstone en inre glasskiva har tjockleken av åtminstone 6 mm eftersom detta ger bästa re- sultat uttryckt i eldmotståndsförmâga.

Alternativt eller dessutom föredrar man att det finnes tre på varandra följande glasskivor i panelen, så att tjockle- ken på en av dem är åtminstone lika med summan av tjockle- ken på de andra två. Detta befordrar panelens verkan utan att det onödigt ökar dess vikt. 10 15 20 25 30 35 254 Man föredrager särskilt att de olika skivorna anordnas sym- metriskt om panelens centrum enligt deras respektive tjock- lekar eftersom panelen sedan är lika effektiv oberoende av på vilken sida eld skulle bryta ut.

För att minska sannolikheten för att spricka eller fragmen- tera beroende på termisk chock föredrager man att åtminsto- ne glasskivan eller varje glasskiva vars tjocklek är 6 mm eller mer utföres av ett material vars utvidgningskoeffi- cient (E) i temperaturomrâdet 0 till 4000 är högst 7,5 x -6 o 10 per C.

Förutom fragmenteringsproblemet för skivor i en eldavskär- mande panel kan ett ytterligare problem uppstå då en sådan panel underkastas mycket intensiv värme: under vissa om- ständigheter kan glasmaterialet uppvärmas till en tempera- tur ovanför sin mjukningspunkt, så att eventuella sprickor i skivan öppnas och skivan kan börja kollapsa under sin egen vikt. För avsedda ändamål förmodas det att glasets dilatometriska mjukningspunkt har särskild betydelse och denna definieras som den temperatur vid vilken det glasar- tade materialet har en viskositet av l0ll'5 poise (ll,5- temperaturen). För att undanröja och undvika detta problem föredrager man att åtminstone glasskivan eller varje glas- skiva vars tjocklek är 6 mm eller mera utföres av ett mate- rial vars dilatometriska mjukningspunkt (ll,5-temperaturen) är åtminstone 6oo° c.

Sådana utvidgnings- och mjukningskriteria kan uppfyllas ge- nom att välja materialet bland borkiselsyraglas, glas-kera- miska eller glas-kristallina material eller aluminiumsilikat eller aluminiumborsilikatglas alltefter vad som föredrages.

Exempel på sammansättningar för aluminiumsilikat och tre aluminiumborsilikatglas som befunnits vara tillfredsställan- de är följande (viktdelar): 10 15 20 25 30 35 «457 254 7 sioz 62,8 69,5 13,25 vo A12o3 8,4 4,0 6,2 10 8203 1,1 8,7 7,2 Nazo 11,7 9,3 8,1 Bao 2,4 s,s - - cao - 3,0 3,4 3 Mgo 4,4 - 1,7 1 ZnO 8,2 - - - wioz o,6 - - - As2o3 0,4 - 0,15 - 11,5 T(°c) 607 607 618 623 Ex1o'6(°c'l) 7,25 6,39 5,3 s,34 Panelen är företrädesvis konstruerad som ett laminat där glasskivorna och det svällbara skiktet (skikten) är bundna till varandra och den är företrädesvis transparent.

Vid vissa utföringsformer av uppfinningen är åtminstone en skiva i panelen, företrädesvis inbegripande den eller varje skiva vars tjocklek är 6 mm eller mer av härdat glas, sär- skilt kemiskt härdat glas. Detta erbjuder fördelar dâ pane- len skall användas i situationer där motstândsförmågan mot bräckage i panelen före eldutbrott är av särskild betydelse.

Höggradig eldmotstândsförmâga kan uppnås då det eller varje svällbart skikt är åtminstone 1,5 mm tjockt och företrä- desvis är den totala tjockleken av det svällbara materia- let i panelen åtminstone 3,5 mm. Mängden svällbart mate- rial, som användes har en inverkan pâ den tidsperiod under vilken panelen upprätthåller sin eldmotståndsförmåga.

Det svällbara materialet som särskilt avses är hydratiserat natriumsilikat, ehuru andra hydratiserade metallsalter är lämpliga. Det är särskilt lämpligt att använda hydratiserat natriumsilikat där viktförhållandet S102 : Na2O är 3,4 : l och innehållande 30 till 35 vikt-% vatten. 4s7 ås4' 10 15 20 25 30 35 Uppfinningen kommer nu att beskrivas med hänvisning till de bifogade ritningarna där fig. 1 till 4 schematiskt åter- ger tvärsektioner av olika utföringsformer av en eldavskär- mande-panel.

Den panel som visas i fig. 1 omfattar en glasskiva l, som har en tjocklek av åtminstone 6 mm. Ett skikt 2 av sväll- bart material är lagt mellan den första glasskivan 1 och en andra glasskiva 3 placerad till höger om den första skivan.

Den första glasskivan l visas tjockare än den andra glas- skivan 3 men i en variant (ej visad) är de av samma tjock- lek. ' Fig. 2 visar en panel, som innefattar en liknande sandwich- konstruktion 1, 2, 3 tillsammans med ett andra svällbart skikt 4 lagt emellan den andra glasskivan 3 och den tredje glasskivan 5. Denna tredje skiva 5 är även visad som varan- de tunnare än den första skivan l, men återigen kan den va- ra av samma tjocklek som den första skivan l. Den andra ski- van 3 kan vara tunnare än den första skivan l eller av sam- ma tjocklek.

Fig. 3 visar en panel liknande panelen i fig. 2, till vil- ken tillagts ett tredje svällbart skikt 6, lagt mellan vänstra sidan av den första glasskivan l och en fjärde glas- skiva 7, återigen tunnare än den första skivan 1 och ett fjärde svällbart skikt 8 lagt emellan den fjärde, tunnare skivan 7 och en femte skiva 9, återigen av relativt tunt glasmaterial.

Fig. 4 visar en symmetrisk panel svarande mot den som visas i fig. 3, men modifierad genom frånvaro av de yttre sväll- bara skikten 4 och 8 och de yttre glasskivorna 5 och 9.

I fig. 3 och 4 är den inre glasskivan l åtminstone tvâ gånger så tjock som någon annan glasskiva (3, 5, 7, 9 i fig. 3 och 3, 7 i fig. 4) i panelen. Sålunda av tre på var- 10 15 20 25 30 35 457 254 andra följande skivor inbegripande den tjockare skivan l i dessa paneler (7, 1, 3 i fig. 3 och 4 och 9, 7, l eller l, 3, 5 i fig. 3) har den tjockare skivan l en tjocklek åtmin- stone lika med summan av tjocklekarna på de andra tvâ ski- vorna.

Exempel l (fig. 4) En transparent eldmotstâende förglasningspanel omfattar tvâ skivor 7, 3 av glas 3 mm tjockt mellan vilka var och en och en central glasskiva 1, som är 8 mm tjock, ett skikt 6, 2 av hydratiserat natriumsilikat, 1,8 mm tjockt är lagt emellan.

Sådana paneler har provats enligt internationell standard ISO 834 och en motsvarande belgisk standard NBN 713-020.

Kort angivet omfattar detta prov montering av en panel av den storlek som kommer att användas i praktiken i en vägg på en ugn, där temperaturen (To C över omgivande tempera- tur) höjes enligt formeln T = 345 loglo (8t + 1), där t är den gångna tiden i minuter.

Detta ger ett temperaturschema enligt följande: tid (minuter) temperatur (OC över omgivningen) 5 556 10 659 15 718 30 821 60 925 90 986 120 1029 För att uppfylla provet måste panelen förbli intakt som en flamsäker och röksäker barriär, genomsnittstemperaturen på 457 10 15 20 25 30 35 254 10 panelens yta vänd mot det yttre av ugnen får ej stiga över sin begynnelsetemperatur (omgivningens temperatur) med mer än l40° C och ingen punkt på den ytan av panelen får öka i temperatur mer än 1800 C.

En panel enligt detta exempel har befunnits uppfylla detta' prov under åtminstone 30 minuter. Den första punkten på pa- nelens yta som är vänd mot det yttre av ugnen, som ökar i temperatur med mer än 1800 C uppträder faktiskt först efter 50 minuter.

Panelen i exempel l kan jämföras med tvâ andra paneler, en första som hade tre 3 mm glasskivor inneslutande två lika tjocka skikt av hydratiserat natriumsilikat, den andra be- stående av två 3 mm glasskivor och ett enda silikatskikt.

För samma totala tjocklek på svällbart skikt befanns pane- len enligt exempel l vara 10 till 15 minuter längre än den första av sådana jämför-paneler och 26 -,25 minuter längre än den andra jämförelsepanelen.

Exempel 2 (fig. 4) Transparenta eldmotstäende förglasningspaneler tillverka- des såsom beskrives i exempel l med undantag av att varje skikt hydratiserat natriumsilikat ökades i tjocklek till 2,5 mm.

Då panelen utsattes för samma prov förblev dessa paneler tillfredsställande i åtminstone 60 minuter.

Vid en variant av detta exempel bildades silikatskikten 2, 6 pâ de relativt tunna glasskivorna 3, 7 och de bands till den tjockare glasskivan 1 med användning av polyvinyl- butyralfilm. Detta har den fördelen att man bibringar pane- len bättre åldringsegenskaper (före dess exponering för eld), så att en hög grad av genomskinlighet upprätthâlles längre. ' 10 15 20 25 30 35 457 2s4f ll Exempel 3 (fig. 2) Förglasningspaneler har konstruerats i enlighet med fig. 2 där den tjockare skivan l var 6 mm glas och de två tunnare skivorna 3 och 5 vardera var 3 mm glas. De mellanliggande skikten 2, 4 av svällbart material var av hydratiserat natriumsilikat, 1,8 mm tjocka. Då dessa paneler underkas- tades provet enligt ISO-834 befanns dessa paneler ge till- fredsställande motståndsförmâga mot eld under åtminstone 30 minuter.

Exempel 4 (fig. 3) Förglasningspaneler konstruerades i enlighet med fig. 3 där den tjockare skivan 1 var 8 mm glas, under det att var- je annan glasskiva 9, 7, 3, 5 var av 3 mm glas. Varje sväll- bart skikt 8, 6, 2, 4 var 2,5 mm tjockt av hydratiserat natriumsilikat. Sådana paneler har befunnits uppfylla pro- vet för eldmotståndsförmâga enligt ISO-834 i mer än 90 minuter.

Exempel 5 (fig. l) Förglasningspaneler konstruerades i enlighet med fig. l med den tjockare skivan 1 uppvisande en tjocklek av 10 mm och den tunnare skivan av 3 mm glas, där varje panel upp- visar ett mellanlägg av ett skikt av hydratiserat natrium- silikat, vilket skikt var 2,5 mm tjockt.

De tjockare (10 mm) skivorna var tillverkade 'vardera av aluminiumoxid-silikat och aluminiumoxid-bor-silikatglas vilkas sammansättningar angivits tidigare i denna beskriv- ning. Då panelerna provades enligt ISO-834 med sina tjocka- re skivor vända mot ugnens inre, uppvisar var och en av dessa paneler tillfredsställande motståndsförmâga mot eld under åtminstone 30 minuter. 457 2s4_' 12 Vid varianter av detta exempel var den tunnare skivan även en av de glassammansättningar som angetts ovan.

Vid varianter enligt något av exemplen 1 - 4, utgjordes.

S den tjockare glasskivan av någon av de aluminium-silikat och aluminium-bor-silikatglasen vilkas sammansättningar an- getts ovan.

Vid ytterligare varianter av någon av exemplen utgjordes 10 den tjockare skivan 1 och/eller någon glasskiva som bildade en yttre yta pâ panelen av kemiskt härdat glas.

Vid ytterligare varianter av någon av exemplen, utgöres den tjockare skivan l och/eller den andra eller någon an- l5 nan glasskiva i panelen av ett glaskristallint eller glas- keramiskt material. Sådana material kan tillverkas genom att underkasta.ett glas en värmebehandling, för att fram- kalla bildning av en eller flera kristallina faser däri.

Två lämpliga glaskristallina material har följande samman- 20 sättningar och egenskaper (sammansättning i vikt-%) SiO2 65 till 73 43 till 49 Al203 l6 till 26_ 17 till 30 Li2O 4 till 5 - _ 25 Ti02 4 till 5 8 till l2 MgO - 4 till 12 Zn0i - omkring 26 Cd0 - omkring 15 Exl0-6(°C_l) 0,48 till 0,53 1,4 till 3,9 30 genomsynlig genomskinlig (diffus genomsläppning)

Claims (8)

10 15 20 25 30 457 254 - Patentkrav

1. Eldavskärnande förglasningspanel onfattande åtminstone ett skikt av svällbart naterial. lagt lellan plana skivor av glas- material. k ä n n e t e c k n a d av att atninstone en skiva av glasnaterialet har en tjocklek av åtminstone 6 mm, särskilt i onrâdet 7 t.o.m. 10 nn och är tjockare än den andra skivan eller åtminstone en annan skiva av glasnaterial, och av att panelen omfattar åtminstone tre glasskivor och åtlinstone tvâ därenellan lagda svällbara skikt och av att den inre eller ät- ninstone en inre glasskiva har en tjocklek av åtminstone 6 nn.

2. Panel enligt krav 1. k ä n n e t e c k n a d av att av de olika tjocklekar som uppvisas av de olika skivorna i panelen, så är den maximala tjockleken pa en glasskiva åtminstone två gånger nininiglasskivetjockleken.

3. Panel enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a d av att ät- ninstone en glasskiva i panelen har en tjocklek mindre än 6 mn, lämpligen i ett tjockleksområde av från 2,5 till och ned 4 nn.

4. Panel enligt något av kraven 1-3, k ä n n e t e c k n a d av att det finns tre på varandra följande glasskivor i pane- len. så att tjockleken på en av den är âtninstone.1ika ned sumnan av tjocklekarna på de tvâ andra.

5. Panel enligt något av kraven 1-2. k ä n n e t e c k n a d av att de olika skivorna är symmetriskt anordnade på ömse si- dor om panelens centrum enligt deras respektive tjocklekar.

6. Panel enligt nagot av de föregående kraven, k ä n n e - t e c k n a d vars tjocklek är 6 um eller högre är tillverkad av^ett nate- rial, vars utvidgningskoefficient i tenperaturonrâdet 0'C till 4oo°c högst är 7,5 x 104 'l av att àtninstone den eller varje glasskiva, 'C . 45-7 *254 10 14

7. Panel enligt något av de föregående kraven. k ä n n e - t e c k n a d av att åtminstone den skiva eller varje glas- skiva vars tjocklek är 6 nu eller högre är tillverkad av ett material vars dilatometriska njukningspunkt (ll,5-tempera- turen) är âtninstone 600°C.

8. Panel enligt krav 6 eller 7, k ä n n e t e c k n a d av att laterialet utväljes frân: borsilikatglas, glas-keranlska. glas-kristallína material; alunlniunsíllkatglas och alulinlun- borsilíkatglas.