[发明专利]耐火窗玻璃

说明书

本发明涉及用于制备耐火窗玻璃的溶液、由所述溶液制备的夹层、包含所述夹层的耐火窗玻璃，和用于制备所述溶液、夹层和耐火窗玻璃的方法。本发明还涉及纳入所述耐火窗玻璃的建筑和耐火窗玻璃组件。

含有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。当这样的叠层暴露到火时，无机夹层会膨胀和扩展形成泡沫层。所述的泡沫提供绝热层，它保护玻璃板远离火，以致较长期间保持作为防止火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叠层已成功地用作耐火玻璃结构。这些叠层可含有多于两个夹有多于一个膨胀夹层的玻璃板。已使用包含高达八个膨胀夹层的叠层。这些多层叠层相对较厚并且相应地昂贵。

膨胀的无机层通常由硅酸钠水玻璃或其与钾或锂的硅酸盐水玻璃的混合物制成。通常通过以下步骤形成所述层：制备一种（或多种）水玻璃的溶液，将所述溶液铺展到玻璃表面上，并从溶液中干燥过量的水，以便形成膨胀的无机层。

US 4190698公开了包含通过干燥水玻璃溶液获得的膨胀无机层的耐火窗玻璃。作者建议将各种添加剂加到水玻璃溶液中，其包括脲、多元醇、单糖、多糖、磷酸钠、铝酸钠、硼砂、硼酸和胶体氧化硅。该文献中的唯一具体公开是将甘油和蔗糖或葡萄糖添加至水玻璃溶液的那些。

WO 2001/10638和WO 2004/014813均公开了通过干燥水玻璃溶液所获得的包含膨胀层的耐火窗玻璃。WO 2001/10638公开了使用含锆聚集体（aggregate），而WO 2004/014813提到使用铝酸盐添加剂。

已发现如DE19720269中所提出的使用粉末的方法引起雾度（haze），要么是因为颗粒大的足以散射光，要么它们与引起颗粒生长的硅酸盐胶体组分相互作用。EP0705685中提出的方法也是不实际的，使用Al、Si、Ti或Zr的有机金属添加剂，其要么不可溶要么水解不稳定，两种均会引起雾度。在WO2010014362中提出的纳入阳离子包括Ca、Fe、Co、Cr、Cu或Zn的方法将会不起作用，由于它们添加到硅酸盐溶液将立即引起沉淀。DE2813320提出了使用聚磷酸盐，然而实际上发现硅酸盐和聚磷酸盐之间的反应非常缓慢，并且尽管最初为透明的，但是随着时间硅酸盐变成不透明的。EP2014740提到使用多种金属氧化物的粉末或纳米颗粒，其不是可溶的并且因此不导致透明的夹层。

因此，存在这样的需求：提供通过干燥方法或实际上其它方法例如铸造入密封槽并固化而不需要修改现有的设备和工厂制备的改善耐火性能的夹层。耐火性能的改善允许较薄夹层，其使生产成本减少和美学外观改进成为可能。通过减少制造持续时间例如通过减少干燥时间来增加工厂生产能力并减少生长成本也是期望的。重要的是，现有方法的任何修改利用了稳定的溶液，否则它们将立即或在静置时形成沉淀。因为使用干燥的夹层作为玻璃窗的一部分，因此其必须是光学透明的，然而微粒材料例如沉淀物的存在并不提供透明性，并且因此是不可接受的。

根据本发明的第一方面，提供了用于制备耐火窗玻璃的稳定水溶液，其包含：

至少一种碱金属硅酸盐；和

至少一种酸性或两性氧化物的碱溶性阴离子和/或其络合物的水溶液；和/或

至少一种选自锂、镁和钙的元素的碱溶性氢氧化物,和/或碱溶性络合物。

将理解，在本发明的背景中，术语“酸性或两性氧化物的碱溶性阴离子和/或其络合物”意指在碱性硅酸盐溶液中可溶的酸性或两性氧化物的阴离子和/或在碱性硅酸盐溶液中可溶的酸性或两性氧化物的阴离子的络合物。

特定的添加剂（其可充当交联剂）以本发明的方式纳入硅酸盐溶液允许制备具有高光透射和改善的防火保护的透明膨胀夹层。为了制备透明层叠夹层，已发现以碱溶性阴离子形式纳入交联添加剂是必要的。

至少一种酸性或两性氧化物的碱溶性阴离子和/或其络合物可以选自钛酸根和/或盐、锆酸根和/或盐、钒酸根和/或盐、铬酸根和/或盐、钼酸根和/或盐、钨酸根和/或盐、锰酸根和/或盐、锡酸根和/或盐、锌酸根和/或盐、碳酸根和/或盐、铝酸根和/或盐、磷酸根和/或盐、硼酸根和/或盐、锗酸根和/或盐、铅酸根和/或盐和砷酸根和/或盐。

稳定的水溶液可具有200:1至10:1、优选150:1至15:1、更优选100:1至20:1的Si/X摩尔比，其中X表示所述至少一种酸性或两性氧化物的碱溶性阴离子或选自锂、镁和钙的所述元素。