огнестойкая светопрозрачная ограждающая конструкция

Формула изобретения

1. Огнестойкая светопрозрачная ограждающая конструкция, содержащая металлический каркас с одной или более ячейками, в каждой из которых расположен стеклопакет, отличающаяся тем, что стеклопакет выполнен в виде двух и более многослойных стекол, размещенных на расстоянии друг от друга при помощи распорок, причем многослойные стекла выполнены из двух и более силикатных термоупрочненных стекол, между которыми расположены прослойки из полимерного материала, в качестве которого используют жидкую фотоотверждаемую клеевую композицию из метакрилового производного простого полиэфира с добавлением фосфорсодержащих олигоэфиракрилатов и имидных производных акриловой и метакриловой кислот, при этом стеклопакет выполнен газонаполненным.

2. Ограждающая конструкция по п.1, отличающаяся тем, что в жидкую фотоотверждаемую композицию дополнительно вводят микроэмульсию раствора смеси натриевых и кальциевых солей кремниевой кислоты.

3. Ограждающая конструкция по п.1 или 2, отличающаяся тем, что металлический каркас выполнен из стального профиля с огнезащитным покрытием.

4. Ограждающая конструкция по любому из пп.1 - 3, отличающаяся тем, что ячейки металлического каркаса выполнены в форме прямоугольника, квадрата или ромба.

5. Ограждающая конструкция по любому из пп.1 - 4, отличающаяся тем, что размеры ячеек лежат в пределах от 300 х 600 до 2200 х 1600 мм.

6. Ограждающая конструкция по любому из пп.1 - 5, отличающаяся тем, что расстояние между многослойными стеклами лежит в интервале от 6 до 12 мм.

7. Ограждающая конструкция по любому из пп.1 - 6, отличающаяся тем, что в качестве газа в газонаполненных стеклопакетах используют воздух.

Описание изобретения к патенту

Настоящее изобретение относится к огнестойким светопрозрачным ограждающим конструкциям или подобным конструкциям и может использоваться для огнестойкого остекления в качестве различных перегородок и их составляющих.

Известен ряд конструкций огнестойких светопрозрачных панелей.

Так в патенте Германии N 4136333, МКИ C 03 C 27/12, E 04 B 1/94, защищается огнезащитная светопрозрачная панель, состоящая из двух стеклянных листов, установленных на расстоянии один от другого с помощью распорок, и огнезащитной фольги, намотанной на вал и помещенной между листами, которая при повышении температуры разматывается, образуя между листами экран, который обеспечивает определенную защиту от огня.

Данная конструкция проста в изготовлении, но не выдерживает высоких температур длительное время, а также теряет свою прозрачность при повышении температуры, так как между стеклами появляется экран в виде фольги.

В патенте РФ N 2051871, МКИ C 03 C 27/12, описана жаростойкая стеклянная конструкция, выполненная из двух листов стекла, соединенных промежуточным слоем клеящего связующего материала, в который введена металлическая проволочная сетка.

Данная конструкция обладает неплохими прочностными характеристиками, но не выдерживает средних и высоких тепловых нагрузок и обладает низкими показателями по жаропрочности, так как в связующем материале не предусмотрены добавки, препятствующие горению и деструкции.

Известна также огнестойкая светопрозрачная конструкция по п. США N 5653839 МКИ C 03 C 27/00, НКИ 156-109, содержащая два боросиликатных стекла, соединенных прослойкой из клеевой композиции, содержащей добавки, препятствующие горению.

Эта конструкция обладает высокими показателями по огнестойкости (сохраняет в течении 45 минут теплоизолирующую способность, что соответствует высокому классу огнестойкости), но имеет очень высокую стоимость за счет применения дорогостоящих боросиликатных стекол и использования в прослойке из клеевой композиции дорогостоящих добавок, препятствующих горению.

Наиболее близким к предлагаемому изобретению по своей сущности является противопожарное изоляционное стекло по з. N 3335783 Германии МКИ - Е 06 В 5/16, 3/66, содержащее металлический каркас с одной или более ячейками, в каждой из которых расположен стеклопакет, состоящий из одного обычного и одного огнестойкого стекла, плотно соединенных между собой с помощью распорного элемента, причем огнестойкое стекло по меньшей мере с одной стороны выступает над обычным стеклом на такое расстояние, чтобы оно с выступающей стороны определенным образом могло отдельно удерживаться в металлическом каркасе.

Данная конструкция обладает не очень высокими показателями по огнестойкости (в течение 15 мин сохраняет теплоизолирующую способность, что соответствует самому низкому классу огнестойкости) и имеет высокую стоимость за счет используемых в стеклопакете огнестойких стекол из дорогостоящего боросиликатного стекла. Если вместо них использовать в данной конструкции обычное силикатное стекло, то огнестойкость конструкции не будет обеспечена.

Для того, чтобы снизить стоимость огнестойких светопрозрачных конструкций при сохранении их высокой теплоизолирующей способности, была разработана оригинальная конструкция огнестойких панелей, которая позволила значительно (в 2-3 раза) снизить их стоимость за счет использования не дорогостоящих силикатных стекол и применения в клеевой композиции не дорогостоящих добавок, препятствующих горению и деструкции.

В основу заявляемого изобретения положена задача путем создания оригинальной жаростойкой конструкции самой панели, состоящей из металлического каркаса с определенной величиной ячеек, создания определенной конструкции газонаполненных стеклопакетов с использованием обычного не дорогостоящего стекла и применения в композиции прослойки не дорогостоящих компонентов, препятствующих горению и деструкции стекла, снизить ее стоимость при обеспечении высокой огнестойкости.

Эта задача решается за счет того, что в огнестойкой светопрозрачной ограждающей конструкции, содержащей металлический каркас с одной или более ячейками, в каждой из которых расположен стеклопакет, данный стеклопакет выполняют из двух и более многослойных стекол, состоящих по меньшей мере из двух стекол, соединенных между собой прослойкой из полимерного материала, которые расположены на определенном расстоянии друг от друга при помощи распорок, причем полое пространство между многослойными стеклами заполняют газом, в качестве которого может использоваться воздух, а в качестве прослойки из полимерного материала используют жидкую фотоотверждаемую клеевую композицию из метакрилового производного простого полиэфира с добавлением фосфоросодержащих олигоэфиракрилатов, имидных производных акриловой и метакриловой кислот, а также микроэмульсии раствора смеси натриевых и кальциевых солей кремниевой кислоты.

Предпочтительно, чтобы металлический каркас был выполнен из стального профиля с огнезащитным покрытием, ячейки были бы выполнены в форме прямоугольника, квадрата или ромба, и имели бы размеры в пределах от 300х600 до 2200х1600 мм, а расстояние между триплексами в стеклопакете лежало бы в интервале от 6 до 12 мм.

Также надо отметить, что для простоты и снижения стоимости изготовления целесообразно в качестве газа использовать воздух, а в качестве стекол использовать закаленные силикатные стекла, обеспечивающие повышение жаростойкости изделия.

На фиг. 1 представлена огнестойкая светопрозрачная ограждающая конструкция с одним газонаполненным стеклопакетом.

На фиг.2 представлена огнестойкая светопрозрачная ограждающая конструкция с двумя газонаполненными стеклопакетами, вставленными в ячейки каркаса прямоугольной формы.

Огнестойкая светопрозрачная ограждающая конструкция содержит металлический каркас, состоящий из стальных сварных рам 1 и стальных прямоугольных труб 2 с ячейками 3, в которые вставлены газонаполненные стеклопакеты 4, состоящие из разделенных воздушными промежутками 5 многослойных стекол 6, выполненных из стекол 7, склеенных прослойкой из полимерного материала 8, причем многослойные стекла размещены на расстоянии при помощи распорок 9 из алюминиевого штапика.

Ограждающая конструкция изготавливается следующим образом.

Из металлических (преимущественно стальных с огнезащитным покрытием) рамок или профиля монтируется каркас, в ячейки которого вставляются стеклопакеты, которые крепятся между рамками при помощи болтов.

Стеклопакеты собираются из двух и более многослойных стекол, разделенных между собой одной и более воздушными прослойками толщиной предпочтительно 10 мм, которые фиксируются смонтированным по контуру алюминиевым штапиком, защищенным по периметру с наружной стороны уплотнительной мастикой на основе силикатного клея.

Многослойные стекла получают путем сборки стеклопакета с двумя и более стеклами (предпочтительно силикатными и закаленными) с зазором в 1 мм, затем герметизируют стеклопакет и заливают промежутки между стеклами фотоотверждаемой клеевой композицией, при этом состав и соотношение элементов композиции играет значительную роль при обеспечении высокой огнестойкости конструкции при довольно невысокой стоимости ее по сравнению с имеющимися аналогами. Это обеспечивается за счет использования в композиции метакрилового производного простого полиэфира (содержание в композиции 70-90%), добавления в композицию небольшого количества имидных производных акриловой и метакриловой кислот, которые составляют в данной композиции 0,5-1,0% и являются довольно дорогостоящими компонентами, за счет введения в композицию антипиренов - фосфоросодержащих олигоэфиракрилатов (содержание в композиции 5-15%) и микроэмульсии раствора смеси натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты (содержание в композиции 5-15%).

Фотоотверждаемую клеевую композицию получают путем смешения (в течение 20 минут с частотой 100 об/мин) метакрилового производного простого полиэфира с фосфоросодержащими олигоэфиракрилатами, имидными производными акриловой и метакриловой кислот и фотоинициатором при комнатной температуре, затем полученную композицию вакуумируют в течение 1-5 мин, и выстаивают 10 часов. Для улучшения огнестойкости предпочтительно в получаемую композицию также добавить микроэмульсию раствора смеси натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты.

В качестве метакрилового производного простого полиэфира берут 2-гидрокси-3-метакрилоилпропиловые эфиры полиэфиркарбоновых кислот, имеющие мольную массу 3000-12000 и функциональность по метакриловым группам 1.6-2.0 при следующем соотношении компонентов в композиции, мас. ч.: указанное метакриловое производное простого полиэфира/ фосфоросодержащие олигоэфиракрилаты/ имидные производные акриловой и метакриловой кислот/ микроимульсия раствора смеси натриевых и калиевых солей кремниевой кислоты/ фотоинициатор 70-90/5-15/0,5-1/5-15/0,2-2,0.

Указанные 2- гидрокси-3-метакрилоилпропиловые эфиры полиэфиркарбоновых кислот, называемые ниже ради краткости макрономерами, получают двухстадийным каталитическим синтезом. Первая стадия состоит в присоединении ангидрида циклического ангидрида двухосновых карбоновых кислот (янтарного, или малеинового, или метилтетрагидрофталевого) к гидроксильным группам простого полиэфира (полиоксиалкиленполилиола) с образованием полиэфиркарбоновых кислот. На второй стадии последние этерефицируют глицидилметакрилатом, причем соотношение реагентов (на первой стадии - циклического ангидрида и подлежащих превращению гидраксильных групп простого полиэфира; на второй стадии - образовавшихся карбоксильных групп и глицидилметакрилата) берут эквимольными.

На каждый моль взятых в реакцию гидроксильных групп исходного полиоксиалкиленполиола получается близкое к одному молю количество ненасыщенных групп в макрономере, т.е., например, полиокиалкилендиол превращается в близкий к биненасыщенному макрономер (практически с функциональностью по метакрилатным группам 1,8-2,0 на молекулу макрономера).

В качестве фосфоросодержащих олигоэфиракрилатов используют сложные эфиры кислот фосфора, например трихлорэтилфосфат, три(дихлорпропил)фосфат, три(2,3-дибромпропил)фосфат, хлорметилдиметилфосфонат, бис(2,3 - дигалоидпропил)цианоэтилфосфонат и другие соединения.

Стеклопакет, залитый полученной клеевой композицией, облучают источником УФ- излучения, в процессе которого происходит отверждение клеевой композиции, склеивание стекол и получение многослойных стекол. На фиг. 1 и 2 представлены примеры выполнения огнестойких конструкций с многослойными стеклами в виде триплексов, то есть состоящими из двух стекол, склеенных отверждаемой композицией. Надо отметить, что могут использоваться многослойные стекла с тремя и более стеклами и с несколькими прослойками между ними, в результате чего огнестойкость конструкции будет увеличиваться.

Используя предложенное изобретение, удалось создать не дорогостоящие, по сравнению с аналогами, огнестойкие светопрозрачные ограждающие конструкции, которые по своим жаропрочным свойствам не уступают аналогам, что подтверждается результатами испытаний, проведенных ВНИИПО МВД РФ согласно ГОСТ 30247.1-94.

Испытаниям были подвергнуты два образца.

Образец N1 конструктивно выполнен по варианту, изображенному на фиг. 1, общая толщина стеклопакета 48 мм, размеры конструкции 1000х1000 мм.

Образец N 2 конструктивно выполнен по варианту, изображенному на фиг. 2, общая толщина стеклопакета 48 мм, размеры конструкции 1000х1000 мм.

Образцы помещали вертикально на отверстие печи так, чтобы она закрывала точно отверстие и чтобы только одна поверхность конструкции подвергалась действию пламени.

Пять термопар установили над поверхностью конструкции, обращенной в сторону наружу из печи, для измерения ее температуры. Два датчика теплового потока разместили в печи для измерения ее температуры.

Температуру внутри печи повышали согласно ГОСТ 30247.0-94 в течение 20 мин (для первого образца) и 37 мин (для второго образца) вдоль заданного градиента и одновременно измеряли значения температуры на поверхности конструкции, обращенной наружу печи.

В результате фактический предел огнестойкости опытного образца N1 составил 19 мин по признаку потери теплоизолирующей способности (1) и 19 мин по признаку потери целостности (Е).

Фактический предел огнестойкости опытного образца N2 составил 32 мин по признаку потери теплоизолирующей способности (1) и 37 мин по признаку потери целостности (Е).

Из испытаний видно, что конструкции с двумя и более ячейками (образец N2) в металлическом каркасе обладают более высокой жаростойкостью и превосходят по этому показателю имеющиеся аналоги, тогда как конструкция с одной ячейкой в каркасе (образец N1) сопоставима по жаропрочности с имеющимися аналогами, при этом данные конструкции значительно (в 2-3 раза) дешевле иностранных аналогов за счет применения не дорогостоящего силикатного стекла по сравнению с боросиликатным стеклом, использования не дорогостоящей клеевой жаропрочной композиции, обладающей высокими жаропрочными свойствами и благодаря оригинальной конструкции стеклопакета.