耐火窗玻璃制造技术

用于制造耐火窗玻璃的含水混合物，其包含：至少一种碱金属硅酸盐，至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂，和水，其中该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂具有至少一种通过共价或离子键合直接或间接连接到其表面的含硼部分。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】耐火窗玻璃
本专利技术涉及用于制造耐火窗玻璃的溶液、由所述溶液制得的夹层、包含所述夹层的耐火窗玻璃和层叠耐火窗玻璃以及用于制备所述溶液、夹层、耐火窗玻璃和层叠耐火窗玻璃的方法。本专利技术还涉及纳入所述耐火窗玻璃的建筑物和耐火窗玻璃组件。
技术介绍
纳入夹在两块相对的玻璃板之间的膨胀无机硅酸盐夹层的玻璃叠层由Pilkington公司集团以商标PYROSTOP和PYRODUR销售。当此类叠层暴露于火时，该无机夹层膨胀和扩张以形成泡沫层。该泡沫提供了绝热层，该绝热层保护玻璃片远离火以便较长时间地保持玻璃单元的结构完整性，该玻璃单元充当防止火蔓延的阻挡体。纳入此类膨胀夹层的玻璃叠层已经成功地用作耐火玻璃结构。这些叠层可以包含多于两个玻璃板，其夹有多于一个膨胀夹层。已经使用包含最多至八个膨胀夹层的叠层。这些多层的叠层相对厚，并因而昂贵。该膨胀无机层通常由硅酸钠水玻璃或其与硅酸钾或硅酸锂水玻璃的混合物形成。该层通常通过制备硅酸盐溶液、在玻璃表面上涂布该溶液并从溶液中干燥过量的水从而形成该膨胀无机层而形成。WO2007/144369描述了在膨胀层中使用气泡引发元素以避免因水蒸气的局部累积造成的玻璃爆裂。该引发元素可以是二氧化硅或玻璃颗粒，并据称支持气泡的均匀分布。需要提供通过干燥方法或实际上其它方法例如浇铸到密封室中并固化而制得的膨胀材料层的改进的耐火性能，而不必改动现有的设备与工厂。可以增强的一个区域是纳入所述层的窗玻璃在完整性与绝缘性能方面的耐火时间。此外，需要制造将通过标准耐火性测试的较大尺寸的耐火窗玻璃。同样具有吸引力的是提供具有较薄的膨胀材料层的耐火窗玻璃，这可以通过较快速的干燥和/或浇铸工艺来制得。较快速的工艺减少了生产时间，提高了可以制得的窗玻璃的体积，并且每单位窗玻璃的制造成本较低。当然，重要的是，用于制备耐火窗玻璃的硅酸盐层的任何流体组合物是稳定的，否则它们将立即或在静置时形成沉淀物。由于干燥/浇铸层用作窗玻璃的一部分，其必须是光学透明的，然而粒料材料例如沉淀物的存在不提供透明度，因此是不可接受的。
技术实现思路
根据本专利技术的第一方面，提供了一种用于制造耐火窗玻璃的含水混合物，其包含：至少一种碱金属硅酸盐，至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂，和水，其中该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂具有至少一种通过共价或离子键合直接或间接连接到其表面的含硼部分。根据本专利技术的另一方面，提供了一种用于制造耐火窗玻璃的透明膨胀材料，其包含：至少一种碱金属硅酸盐，至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂，和水，其中该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂具有至少一种通过共价或离子键合直接或间接连接到其表面的含硼部分。本专利技术的专利技术人出乎意料地发现，在含水碱金属硅酸盐中使用上文中详细描述的玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂提供了一种混合物，该混合物在干燥和/或固化时提供一种在耐火性测试的条件下在该材料膨胀时表现出非常均匀的孔隙结构的耐火材料。该玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂具有连接到该表面的部分，含有例如硼和优选锂等元素，其具有强烈的与水和存在的任何多元醇例如甘油氢键合的倾向。虽然不希望被任何特定理论束缚，但是据信这些与水和多元醇的强相互作用例如由硼物质的路易斯酸性所驱动，并且另外在一些实施方案中，由锂物质的高度浓缩的小的正性所驱动，这二者均可以产生组织化的氢键合簇。还认为，在所述颗粒周围形成有序水和/或多元醇簇模板(template)/促进了长程有序，并且这导致了在硅酸盐基质中水和/或多元醇显著改进的分布。正是这种均匀的分布允许在暴露于火的早期阶段过程中水的顺利释放，由此在较高温度下提供了均匀发泡和致密的硅酸盐结构。这赋予该材料或纳入此类材料的窗玻璃显著改进的防火性能。在该材料膨胀时获得的均匀孔隙结构提供了纳入所述材料层的窗玻璃的完整性和绝缘耐火性能的改进。这种提高的耐火性能使得较大尺寸的耐火窗玻璃能够通过标准耐火性测试并在耐火窗玻璃中使用较薄的膨胀材料层，这改进了加工和如上详述的相关优点。本专利技术还适于制造耐火窗玻璃，因为该混合物是稳定的，并且随后获得的材料是透明的。在本专利技术的上下文中，术语“稳定的”意味着该混合物不产生沉淀物并因此易于倾倒。在本专利技术的上下文中，术语“玻璃”意指非晶态固体，术语“玻璃-陶瓷”意指具有非晶相和一种或多种晶态相的固体，并且术语“陶瓷”意指无机非金属固体。在本专利技术的上下文中，术语“部分”意指分子结构或亚结构的一部分，其可以包括整个官能团或部分官能团。在本专利技术的上下文中，给出的颗粒尺寸等于与所给颗粒具有相同体积的球体的直径。在本专利技术的以下讨论中，除非有相反的说明，参数的允许范围的上限或下限的备选值公开结合与其它值相比更加高度优选的所述值之一的说明应理解为隐含声明了落在所述备选值的较多优选与较不优选之间的所述参数的各中间值本身优于所述较不优选的值，并且还优于落在所述较不优选的值与所述中间值之间的各个值。所述含硼部分可以选自硼氧基(boroxols)、硼氧化物、以及它们的盐和衍生物，例如-B(OH)-、-B(OH)2、-B(O-)-、-B(O-)2、-B(O-)-OH、-B(OLi)-、-B(OLi)2、-B(OLi)-OH、-B(OSiR3)-、-B(OSiR3)2、-B(OSiR3)-OH，其中R代表任何合适的官能团，即该官能团必须能够与Si形成共价键。在有利的实施方案中，所述含硼部分还含有锂。优选该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂为至少一种颗粒的形式。该含硼和/或锂部分可以覆盖添加剂表面的至少一部分至至少0.01纳米、优选至少0.1纳米、更优选至少0.5纳米、但优选至多10纳米、更优选至多5纳米的深度。该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂颗粒的总重量的优选至少70重量％、更优选至少80重量％、甚至更优选至少85重量％包含具有1至7微米、最优选2至6微米的基于体积的颗粒尺寸(其中给出的颗粒尺寸等于与所给颗粒具有相同体积的球体的直径)的颗粒。优选该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂颗粒的总重量的至多90重量％包含具有1至7微米、最优选2至6微米的基于体积的颗粒尺寸的颗粒。出乎意料地或者反直觉地，采用一定分布的颗粒尺寸与使用离散颗粒尺寸时相比提供了更受控和均匀的发泡行为。这种效果可能是由于避免了氢键合结构的过度长程有序，这可导致结构大到足以散射光并由此在窗玻璃中造成不可接受的雾度。可以使用MalvernMastersizer(RTM)测量颗粒尺寸。该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂颗粒的总重量的优选至少5重量％、更优选至少7重量％、甚至更优选至少9重量％包含具有小于1微米或大于7微米、最优选小于2微米或大于6微米的基于体积的颗粒尺寸(其中给出的颗粒尺寸等于与所给颗粒具有相同体积的球体的直径)的颗粒。优选该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂颗粒的总重量的至多10重量％包含具有小于1微米或大于7微米、最优选小于2微米或大于6微米的基于体积的颗粒尺寸的颗粒。优选该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂包含具有至少3.0微米、更优选至少3.5微米、甚至更优选至少4.0微米、最优选至少4.25微米，但优选至多6.0微米、更优选至多5.5微米、甚至更优选至多5本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制造耐火窗玻璃的含水混合物，其包含：至少一种碱金属硅酸盐，至少一种玻璃、玻璃‑陶瓷和/或陶瓷添加剂，和水，其中该至少一种玻璃、玻璃‑陶瓷和/或陶瓷添加剂具有至少一种通过共价或离子键合直接或间接连接到其表面的含硼部分。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.02.29 GB 1203529.11.用于制造耐火窗玻璃的含水混合物，其包含：至少一种碱金属硅酸盐，至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂，和水，其中该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂具有至少一种通过共价或离子键合直接或间接连接到其表面的含硼部分，且其中该至少一种添加剂在该混合物中的浓度为至少0.00005重量％但至多0.1重量％。2.根据权利要求1所述的混合物，其中所述部分选自硼氧基、硼氧化物、以及它们的盐和衍生物。3.根据权利要求2所述的混合物，其中所述部分选自-B(OH)-、-B(OH)2、-B(O-)-、-B(O-)2、-B(O-)-OH、-B(OLi)-、-B(OLi)2、-B(OLi)-OH、-B(OSiR3)-、-B(OSiR3)2和-B(OSiR3)-OH，其中R代表任何合适的官能团。4.根据权利要求2或权利要求3所述的混合物，其中所述含硼部分还含有锂。5.根据权利要求1所述的混合物，其中该添加剂为至少一种颗粒的形式，其中该添加剂颗粒的总重量的至少70重量％但至多90重量％包含具有1至7微米的基于体积的颗粒尺寸的颗粒，其中给出的颗粒尺寸等于与所给颗粒具有相同体积的球体的直径。6.根据权利要求1所述的混合物，其中该至少一种添加剂包含具有至少3.0微米但至多6.0微米的基于体积的平均颗粒尺寸的颗粒，其中给出的颗粒尺寸等于与所给颗粒具有相同体积的球体的直径。7.根据权利要求1所述的混合物，其中该至少一种添加剂在该混合物中的浓度为至少0.0001重量％但至多0.01重量％。8.根据权利要求1所述的混合物，其中该混合物中的该至少一种碱金属硅酸盐的SiO2:M2O摩尔比为2.5:1至4.0:l，其中M代表碱金属阳离子。9.根据权利要求1所述的混合物，其中该混合物进一步包含至少一种多元醇，其中该多元醇在该混合物中的浓度为至少10重量％但至多25重量％。10.用于制造耐火窗玻璃的透明膨胀材料，其包含：至少一种碱金属硅酸盐，至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂，和水，其中该至少一种玻璃、玻璃-陶瓷和/或陶瓷添加剂具有至少一种通过共价或离子键合...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·W·霍尔登，S·I·邦德，K·S·巴玛，
申请(专利权)人：皮尔金顿集团有限公司，
类型：发明
国别省市：英国;GB