[发明专利]耐火窗玻璃

说明书

本发明涉及耐火玻璃系统，其在玻璃板之间包含一个或多个水合碱金属硅酸盐的层。这些硅酸盐的层是这样的：当暴露于防火测试时，它们形成屏蔽辐射的泡沫，并将玻璃板保持在适当位置，即使在它们热冲击的作用下已破裂。

此类型的耐火玻璃系统是众所周知的，这是由于对它们所期望的性能。当然，其中最重要的是承受尽可能长的防火测试的能力。“耐火”由对火焰的抵抗性，以及屏蔽辐射的能力构成，该辐射可能会导致火的传播。

在此领域中的性能水平对于使用的层叠结构以及硅酸盐层的组成是敏感的。因此，玻璃板以及层的多样性也是使性能提高的众所周知的因素。窗玻璃的“难熔”性质及其耐火品质还依赖于增加SiO₂/M₂O摩尔比，其中M是碱金属或它们的混合物。在一定程度上，水含量也是使耐火性增加的一个因素。

耐火窗玻璃系统也必须表现出的光学品质。尤其是，它们的最频繁的使用需要它们是透明的。对于此性质，窗玻璃系统必须不仅提供了良好的透光性，而且还必须没有缺陷。例如，取决于生产方法，这些是硅酸盐中存在的气泡，或甚至或多或少明显雾度（haze）的形成，该雾度在一方面导致透射光的相当显著的扩散。在形成窗玻璃时，或更经常地随着时间的推移，出现这些缺陷，可以通过将窗玻璃暴露于一定条件（升高的温度；UV照射）使它们的形成加速。

这些玻璃系统的所需品质还包括机械特性。例如，根据它们的使用，需要这些玻璃系统能承受标准化的冲击，该冲击模拟来自人的影响。这些特性特征再次关联于所选择的层叠结构，用于改善窗玻璃系统的机械抗力的已知中间层板（例如存在的PVB板）的可能使用，以及所用的碱金属硅酸盐的组成。耐火窗玻璃系统的结构本身也可能受到缺乏形成的组件的足够稳定性的影响。

非常严格的生产技术使防止或至少限制这些缺陷的形成成为可能，使得它们并非不可接受。这些技术特别涉及在碱金属硅酸盐层的制备过程中所遵从的工序，不论这些是否因为干燥或脱水操作，或任何导致所需组成的其它技术，特别是通过使胶态氧化硅和碱金属氢氧化物反应而形成这些硅酸盐。然而，它们也涉及这些组合物的成分和它们的组合。

作为指示，这些层的老化（aging）性能可以取决于水和/或羟基化的化合物（乙二醇、甘油…）的浓度。所考虑的组合物的成分中的一种或其它种对于这些层的性质的效应可同等地适用于所有这些组分。因此，存在着导致这些成分的选择的很多折衷。我们已经提及了涉及上面的水分含量的一些考虑事项。存在其它的至少具有同等的重要性的考虑事项。

一个特别的考虑事项涉及制备条件。传统上，从工业硅酸盐溶液制备该组合物。这些溶液的稳定性限制了它们包含的干燥物质的含量，当SiO₂/M₂O摩尔比较高时，更是如此。此外，在可能的情况下，生产的经济性会导致干燥操作受限。特别地，最终层的组成是折衷的结果。对于高摩尔比的组成的使用，起始溶液必须含有极少的干物质。然而，高摩尔比的溶液需要更显著的干燥，以达到与膨胀层相关的最终含量。

必须纠正关于水所指出的，从而考虑羟基化的化合物的可能存在，所述化合物也传统地存在于这些组合物中，尤其是乙二醇或甘油。这些羟基化的成分部分地取代膨胀层的组合物中的水，还对含有它们的层赋予一定的塑性。它们还有助于窗玻璃系统的抗冻性。

虽然该组合物的难熔特性有利于耐火性，但该特性相反地使组合物具有较小塑性，而且降低其耐冲击性水平。然而，必须适当控制使耐冲击性得到改善的塑性。使该塑性增加的水含量和羟基化的化合物的提高可以导致一定的结构不稳定性，如果该含量太高的话。膨胀产品，特别是如果它们在为相对厚的层和大尺寸的玻璃系统中，那么在它们自身重量下可以具有蠕变的倾向，这导致窗玻璃的变形和膨胀产品的不可接受的分布。

发明人寻求协调这些产品的不同性质的方式，即：它们同时在耐火性方面是尽可能有效的，提供良好的耐机械冲击性，老化而没有不可接受的劣化，且它们的生产来自于丰富和廉价的产品，而不需要太复杂的操作。

在现有技术中，硅酸盐的性质的选择留给了技术员。一种或多种硅酸盐的不同来源和其自身性质主要由实际或经济方面所决定。发明人已经表明，所涉及的硅酸盐的特征在确定层的性质中是远远不等的。

发明人的目的是确定多个条件及其相互作用以获得膨胀产品。