防火玻璃結(jié)構(gòu)和制造防火玻璃結(jié)構(gòu)的方法
【專利說明】防火玻璃結(jié)構(gòu)和制造防火玻璃結(jié)構(gòu)的方法
[0001] 本發(fā)明涉及防火玻璃結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。其涉及具有設(shè)置在兩個(gè)透明載體(例如玻璃板)之 間的透明防火層的防火玻璃結(jié)構(gòu)。
[0002] 對(duì)于具有設(shè)置在透明載體(特別是玻璃板)之間的防火層的防火玻璃結(jié)構(gòu)，在火災(zāi) 的情況下，面向火的玻璃的側(cè)面粉碎并且開始防火層的發(fā)泡和/或變模糊。然后防火層以冷 卻和/或絕緣也就是說反射的方式起作用。該防火層例如可以在硅酸鹽的基礎(chǔ)上或者是在 水凝膠的基礎(chǔ)上構(gòu)造。兩者均具有其優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)。
[0003] 基于水凝膠的阻燃玻璃結(jié)構(gòu)例如描述于DE 2713849中，在該阻燃玻璃結(jié)構(gòu)中，在 至少兩個(gè)平行的玻璃板之間的空間填充有凝膠。凝膠由甲基丙烯酰胺和丙烯酰胺的聚合形 成，其中聚合在其中加入促進(jìn)劑(例如，二乙氨基丙腈），并且視情況的交聯(lián)劑(例如，亞甲基 雙丙烯酰胺，MBA)的過氧化物或過酸鹽的幫助下實(shí)現(xiàn)。
[0004] DE 10237395描述了制造防火玻璃結(jié)構(gòu)的方法，其中制造了在兩個(gè)鄰近的玻璃板 之間的防火組合物。防火組合物通過丙烯酸和/或甲基丙烯酸和/或其各自的堿金屬鹽和/ 或丙烯酸的銨鹽，和鹽溶液形成，因此另外使用聚合引發(fā)劑或交聯(lián)劑，其中指定優(yōu)選的是堿 性的(堿的)鹽溶液。
[0005] 使用了水凝膠，所述水凝膠直到現(xiàn)在已知為部分地由有毒的或致癌的或致突變的 原材料構(gòu)造(例如，基于丙烯酰胺/DE 2713849)，或使用原材料(水溶性單體），其優(yōu)選地在 堿性環(huán)境下聚合。然而高pH值可以引起不期望的與玻璃表面的反應(yīng)(玻璃腐蝕)并因此導(dǎo)致 危害。直到現(xiàn)在一直在使用的水凝膠的另外的缺點(diǎn)是它們對(duì)于玻璃表面差的粘合。這特別 歸因于由于高pH值的水解反應(yīng)使化學(xué)鍵合至玻璃表面或者被破壞或者甚至起初就不出現(xiàn)。
[0006] 在羥甲基丙烯酰胺的基礎(chǔ)上制備的水凝膠也是已知的。例如羥甲基丙烯酰胺可以 由起始材料丙烯酰胺和甲醛制備，其中這兩種起始材料都是對(duì)身體有危險(xiǎn)的物質(zhì)。它們已 被SVHC分等級(jí)（高度關(guān)注的物質(zhì)）。SVHC是在REACH規(guī)定(化學(xué)品的登記、評(píng)價(jià)、批準(zhǔn)和限制） 下被鑒定為具有特別的危險(xiǎn)特性的化學(xué)化合物（或一組化學(xué)化合物的部分）。由于這個(gè)原 因，丙烯酰胺也被歸入致癌和致突變的等級(jí)，并且甲醛被歸入有毒和可能致癌的等級(jí)。 [0007]因此人類暴露于這些物質(zhì)，例如在制造過程中或在火災(zāi)的情況下防火板粉碎之 后，是有害并且應(yīng)當(dāng)避免的。
[0008] 此外，當(dāng)制備基于水凝膠的防火玻璃結(jié)構(gòu)時(shí)，一向凝膠的離析物中加入聚合引發(fā) 劑，就會(huì)出現(xiàn)特別的緊急情況，因?yàn)榻宦?lián)和由此凝膠固化立即開始。如果離析物或部分離析 物是有毒的，那么這是特別不利的，因?yàn)榇颐Φ剡M(jìn)行的活動(dòng)更傾向于出錯(cuò)。
[0009] 因此，本發(fā)明的目的是提供克服了以上所提及的缺點(diǎn)的防火玻璃結(jié)構(gòu)及其制備方 法。
[0010] 這些目的是通過在專利權(quán)利要求中限定的防火玻璃結(jié)構(gòu)和防火玻璃結(jié)構(gòu)的制備 方法來實(shí)現(xiàn)的。
[0011] 防火玻璃結(jié)構(gòu)包括至少兩個(gè)透明載體，在這兩個(gè)透明載體之間設(shè)置有一層透明防 火層。防火層包括水凝膠。水凝膠包含在酸性環(huán)境下(pH<7)在鹽水溶液或在鹽水分散體中 由至少一種水溶性的、無毒的、單官能單體和由至少一種雙官能或多官能單體聚合而成的 聚合物。
[0012] 玻璃板，特別是平玻璃板被認(rèn)為是透明載體。也可以使用陶瓷玻璃，并且可以使用 特別彎曲的玻璃。特別優(yōu)選的是熱或可能的化學(xué)預(yù)加應(yīng)力的玻璃板?；诰酆衔锏耐该鬏d 體(例如，來自聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA;丙烯酸玻璃），部分晶質(zhì)玻璃（陶瓷玻 璃）或具有玻璃板和塑料載體的復(fù)合材料系統(tǒng)也被認(rèn)為是基于二氧化硅的玻璃板的替代 品。
[0013] 因此，術(shù)語"防火玻璃結(jié)構(gòu)"是功能性的，并且不應(yīng)被理解為被限制到某種材料(具 體地:狹義上的玻璃），而是明確地也包括具有由上述和其它材料構(gòu)成的透明或半透明載體 的結(jié)構(gòu)。
[0014] 水凝膠是含有水的聚合物，但是是水不溶性的（但是是水可相容的），所述水凝膠 的單體連接成三維網(wǎng)絡(luò)。酸性溶液的pH值< 7。水凝膠特別優(yōu)選地在pH值小于6.5，例如pH值 至多為6或例如pH值至多為4.7的溶液中聚合。
[0015] 例如，無毒單體是根據(jù)聯(lián)合國(guó)的全球化學(xué)品統(tǒng)一分類和標(biāo)簽制度(GHS，全球化學(xué) 品統(tǒng)一分類、標(biāo)簽和包裝制度)不被分到具有危險(xiǎn)標(biāo)示有毒(特征字母:T)或非常有毒(特征 字母:T+)的危險(xiǎn)類別"急性毒性"的化學(xué)化合物。所提及的防火層的單官能的以及例如還有 雙官能的或多官能的單體也同樣不被歸為致癌(誘癌）的和/或致突變(傷害基因）的類別。
[0016] 本發(fā)明基于的認(rèn)識(shí)或發(fā)現(xiàn)是以下事實(shí):防火層在轉(zhuǎn)化成水凝膠(離析物)之前以及 在完成轉(zhuǎn)化的水凝膠的情況下無毒是可能的。這具有在火災(zāi)的情況下有毒化合物的出現(xiàn)也 被減少的優(yōu)點(diǎn)。參與制備防火層的工人，以及在使用過程中在火災(zāi)或防火板破壞的情況下 的人們更大程度不會(huì)中毒。
[0017]此外，聚合的防火層具有小于7的pH值成為可能。已驚人地發(fā)現(xiàn)，在這種情況下可 以實(shí)現(xiàn)顯著的優(yōu)點(diǎn)。首先，防火層形成極性表面。防火層的極性受在聚合物鏈中配體的極性 的影響。這個(gè)極性表面可以與玻璃板的表面有效地相互作用，通過這種方式大大改善了防 火層在玻璃板上的粘合。所述改善的粘合可以具有重大意義，特別是在火災(zāi)的情況下，由于 在玻璃板的火側(cè)粉碎或爆炸后防火層保持與另外的玻璃板連接，而不是簡(jiǎn)單地和火一起落 到房間內(nèi)（這將相當(dāng)于防火玻璃結(jié)構(gòu)的完全失效）。這種改善的粘合甚至在沒有施加附加的 粘合劑的情況下也可以實(shí)現(xiàn)。
[0018] 第二，pH值<7的防火層的進(jìn)一步優(yōu)點(diǎn)是以下事實(shí)：與現(xiàn)有技術(shù)相比，由于在酸性 環(huán)境中所謂的玻璃腐蝕比在堿性環(huán)境中發(fā)生的程度更小，因此與防火層接觸的玻璃板在酸 性環(huán)境中受到更小程度的攻擊。玻璃和/或玻璃板的老化固有的危害也通過這種方式被阻 止。
[0019] 例如，亞甲基雙丙烯酰胺(MBA)可以用作雙官能單體。雙官能或多官能單體影響或 促進(jìn)防火層的三維交聯(lián)。通過這種方式，防火層在聚合后不再是可流動(dòng)的是可能的。防火層 和由此防火玻璃結(jié)構(gòu)的形狀穩(wěn)定性通過這種方式被大大改善。
[0020] 聚合的引發(fā)可以由引發(fā)劑輔助。引發(fā)劑例如可以為UV自由基鏈聚合的水溶性UV引 發(fā)劑(在用紫外線照射后）。
[0021] 引發(fā)劑(或通常地聚合)可以有利地被熱激活。通過這種方式，引發(fā)防火層的聚合 僅需一種引發(fā)劑是可能的。與此相比，充當(dāng)氧化還原體系并具有至少兩種反應(yīng)伙伴的引發(fā) 劑是已知的。由于防火層使用了更少的起始物質(zhì)/起始材料(離析物），可以更加簡(jiǎn)單地實(shí)現(xiàn) 離析物的均化作用，通過這種方式改善了聚合的效率并因此改善了防火玻璃結(jié)構(gòu)的質(zhì)量。
[0022] 熱激活優(yōu)選地設(shè)定在室溫以上(標(biāo)準(zhǔn)室溫被定義為23°C)。通過這種方式，當(dāng)均化 離析物(包括引發(fā)劑）時(shí)，即使在室溫下，聚合還沒有發(fā)生是可能的。由于這個(gè)原因，關(guān)于仔 細(xì)制備防火玻璃結(jié)構(gòu)沒有緊迫性，并且這減少了出錯(cuò)的傾向并允許在制造過程中另外的靈 活性。
[0023] 因此特別設(shè)計(jì)在聚合后形成防火層的防火物料(即水凝膠，可能具有添加劑)使得 在室溫下基本上沒有聚合發(fā)生。"基本上沒有聚合"例如可以指在12小時(shí)內(nèi)，水凝膠的粘度 沒有達(dá)到或沒有超過200mPa s的值。換言之:防火層的離析物在可接受的時(shí)間段(大約12小 時(shí)）內(nèi)不固化，除非它們經(jīng)歷熱激活。
[0024] 有利地，聚合的引發(fā)的激活溫度處于100°C以下。通過這種方式阻止了由于可能的 蒸發(fā)水而導(dǎo)致的防火層中氣泡的形成。例如，如果聚合在溫度為40°C至75°C下開始可能是 有利的。該最低溫度可被視為激活溫度，即在該最低溫度下，新混合在一起的物料的粘度在 一至兩小時(shí)內(nèi)增加1000倍，即達(dá)到400mPa S。防火層在400mPa S及以上的粘度下，不能再被 加工或根本難于被加工并且還幾乎不能再流動(dòng)。
[0025] 如果僅采用單一的引發(fā)劑來引發(fā)防火層的聚合，則引發(fā)劑沒有反應(yīng)伙伴也是可行 的。因此，當(dāng)構(gòu)成防火層時(shí)，人們不再需要考慮調(diào)節(jié)氧化還原體系，因?yàn)槔缫环N反應(yīng)伙伴 的過量可能