耐火窗玻璃制造技术

耐火窗玻璃包含基于硅酸盐水玻璃的耐火夹层，其特征是含有铝离子。铝酸盐作为被羟基羧酸优选柠檬酸部分中和的溶液加入。铝的加入得到具有改进耐火性和冲击性能的窗玻璃。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及含有碱金属铝酸盐和硅酸盐水玻璃的适用于生产耐火窗玻璃(fire resistant glazing)的新型溶液，涉及用于制备这些溶液的方法，以及涉及由这些溶液生产可包含在耐火窗玻璃中的膨胀夹层。含有夹在两块相对的窗格玻璃之间的膨胀无机硅酸盐夹层的玻璃层压制品(glass laminate)由the Pilkington group of companies以商标PYROSTOP和PYRODUR销售。当这样的层压制品暴露到火焰时，无机夹层会膨胀形成泡沫。所述的泡沫提供绝热层，它保护远离火焰的窗格玻璃，以致长期保持作为防止火焰蔓延的阻挡层的玻璃单元的结构完整性。含有这样的膨胀夹层的玻璃层压制品已成功地用作耐火玻璃结构材料物。这些层压制品可含有两个以上夹有一个以上膨胀夹层的窗格玻璃。已使用含有高达八个膨胀夹层的层压制品。这些多层层压制品较厚并相应较贵。膨胀的无机夹层通常由硅酸钠水玻璃或其与硅酸钾水玻璃的混合物制成。通常用以下步骤制成所述的层制备一种(或多种)水玻璃的溶液，将所述的溶液铺展到玻璃表面上，并从溶液中干燥除去过量的水，以便形成膨胀的无机层。USP 4190698公开了含有通过干燥水玻璃溶液制得的膨胀无机层的耐火窗玻璃。作者提出将各种添加剂加到水玻璃溶液中，其中包括脲、多元醇、单糖、多糖、磷酸钠、铝酸钠、硼砂、硼酸和胶体氧化硅。但未具体公开将铝酸盐加到水玻璃溶液中。我们已发现，正如在USP 4190698中建议的，铝酸钠加到水玻璃溶液中不能生成适用于生产耐火窗玻璃的溶液。这些溶液不稳定，立即形成沉积物或放置形成沉积物。因为干燥的夹层用作窗玻璃的一部分，所以它在光学上必需是透明的。颗粒物例如这样的沉淀物的存在是不能接受的。本申请人已发现，通过在铝酸盐与水玻璃混合以前用羟基羧酸部分中和铝酸盐有可能生产含有铝酸盐和硅酸盐水玻璃的透明稳定的溶液，该溶液可用于生产耐火窗玻璃。一方面，本专利技术提供一种适用于生产耐火窗玻璃的含有碱金属硅酸盐水玻璃和已用羟基羧酸部分中和的水溶性铝酸盐的透明稳定的溶液。水溶性铝酸盐优选为碱金属铝酸盐，例如铝酸锂、铝酸钾、铝酸铯，最优选铝酸钠。也可使用其他的水溶性铝酸盐，特别是铝酸铵和烷基铝酸铵。羧酸优选为羟基羧酸，更优选α-羟基羧酸。优选羧酸的例子包括酒石酸、苹果酸、葡糖酸、乳酸、糖酸，最优选柠檬酸。适用于本专利技术组合物的水玻璃优选硅酸钠水玻璃。优选的硅酸钠水玻璃为其中SiO2∶Na2O重量比为至少1.6∶1例如2.0∶1、更优选至少2.5∶1、最优选至少2.85∶1的那些硅酸钠水玻璃。其中SiO2∶Na2O重量比为2.0∶1至4.0∶1的硅酸钠水玻璃溶液可作为商品得到。具体地说，其中SiO2∶Na2O重量比为2.0∶1、2.5∶1和2.85∶1、3.0∶1和3.3∶1的溶液可作为商品得到。具有任何特定SiO2∶Na2O重量比的水玻璃都可通过这些商购水玻璃溶液混合来生产。SiO2∶Na2O重量比为2.0∶1、2.5∶1和2.85∶1的硅酸钠水玻璃可引入更高比例的铝酸盐，生成良好耐火性能与良好耐冲击性能相结合的玻璃。具有更高SiO2∶Na2O重量比例如3.0∶1、3.3∶1或3.9∶1的硅酸钠水玻璃能含有较小比例的铝酸盐，生成具有相对较好耐火性能和相对较差耐冲击性能的耐火玻璃。在一个优选的实施方案中，本专利技术的耐火窗玻璃由SiO2∶Na2O重量比为2.5∶1至3.0∶1的硅酸钠水玻璃生产。硅酸钾和硅酸锂水玻璃也可用于本专利技术的组合物。在一个优选的实施方案中，这些水玻璃部分替代硅酸钠水玻璃。通常，在水玻璃溶液中，钠相对钾和/或锂的摩尔比为至少2∶1。在特别优选的实施方案中，用于本专利技术的水玻璃溶液包含硅酸钠水玻璃和硅酸钾水玻璃的混合物。在这些混合物中，钠离子与钾离子的摩尔比优选为至少4∶1。在使用硅酸钾水玻璃的场合下，SiO2∶K2O重量比为1.43∶1至2.05∶1是优选的。本专利技术的溶液还可含有一种或多种已知适用于现有膨胀夹层的多羟基化合物。适用于这一用途的多羟基化合物包括甘油或甘油衍生物或糖。最常用于这一用途的多羟基化合物和优选的多羟基化合物为甘油。为了适用于生产膨胀夹层，本专利技术的溶液优选应为透明的、稳定的和能干燥形成适用的膨胀夹层。溶液的稳定性受溶液的组成和制备方法影响。任何特定溶液的使用性可由实验来决定。溶液的稳定性随铝酸盐存在的数量增加而下降。但是，夹层的耐火性随铝酸盐存在的数量的增加而成比例地提高。溶液中所含的铝酸盐数量优选体现这两种性能之间的折衷。硅/铝摩尔比可在100∶1至20∶1之间变化、优选20∶1至35∶1、更优选25∶1至32∶1。影响本专利技术溶液的使用性的第二个重要因素为氧化硅与碱金属氧化物的重量比。氧化硅比例增加使溶液的稳定性下降，这是不希望的。较高的硅/碱金属比是优选的，因为它使干燥夹层的流动温度提高，在耐火测试中这是影响包含在这样的夹层的窗玻璃性能的一个重要因素。通常，我们希望氧化硅/碱金属氧化物重量比为2∶1至4∶1；更优选2.5∶1至4∶1。本专利技术的溶液必需是透明的。它们通过将不同组分以这样的方式混合来制备，这样的方式可生产一种可干燥形成透明稳定膨胀夹层的透明稳定溶液。我们希望用这样一种方法来制备所述的溶液，所述的方法包括用羟基羧酸部分中和铝酸盐作为第一步骤。这一中和可通过将羟基羧酸溶液加到铝酸盐水溶液中来进行。因为过量水的存在可能使本专利技术的硅酸盐溶液变得不稳定，以及因为在任何情况下过量的水都会使用于形成膨胀夹层的干燥过程增加另外的负荷，所以铝酸盐溶液优选含有与生产透明稳定溶液相适应的尽量高固体含量。部分中和的铝酸盐溶液通常可含有20-45重量％固体。可将羟基羧酸溶液作为固体加到铝酸盐中，但更通常作为溶液加入。所述的溶液可为水溶液。在本专利技术的溶液含有优选为甘油的多羟基化合物的优选实施方案中，可将羟基羧酸溶于多羟基化合物中，生成用于部分中和铝酸盐的溶液。优选持续将所述酸溶液加到铝酸盐溶液中，一直到溶液的pH值为9.0-11.0、更优选9.5-10.0。中和应在充分混合下用这样一种方式进行，以致不使反应混合物的温度升得太高，优选保持在50℃以下。据认为含有水溶性铝酸盐、羟基羧酸和优选为甘油的多羟基化合物的溶液是新颖的，它包含本专利技术的另一方面。可将部分中和的铝酸盐溶液加到含有碱金属硅酸盐水玻璃的溶液中，形成本专利技术的溶液。铝酸盐与水玻璃的混合必需以受控的方式进行，以便避免生成任何沉淀物。我们希望在充分混合下将铝酸盐以受控的速率加到水玻璃中。据认为生成的含有水溶性铝酸盐、羟基羧酸、多羟基化合物和碱金属硅酸盐水玻璃的透明稳定的溶液是新颖的，它包含本专利技术的另一方面。尤其认为通过用羟基羧酸已部分中和的铝酸盐与水玻璃溶液混合生产的溶液为新颖的。生成的溶液可用已知的技术生产耐火窗玻璃。在一种现有的方法中，可将溶液铺展到装有使溶液保留在玻璃表面的边缘挡板的玻璃板表面上。所用的溶液数量随所需的干燥夹层的厚度变化。生产任何特定厚度的夹层所需的数量可通过常规实验来决定。然后将溶液在仔细控制的温度和湿度条件下干燥，以便确保生成不含气泡和其他光学缺陷的透明夹层。干燥的夹层通常含有10-35重量％水。干燥夹层的铝含量通常为0.1-5.0重量％、优选0.1-1.0重本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种含有碱金属硅酸盐水玻璃、水溶性铝酸盐和羟基羧酸的透明稳定的水溶液。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：JR赫兰德，DW赫尔顿，SI邦德，KS瓦尔玛，
申请(专利权)人：皮尔金顿公共有限公司，
类型：发明
国别省市：GB[英国]