Die Erfindung betrifft ein lichtdurchlässiges Hitzeschutz¬ element mit mindestens einem Trägerelement und einer Schutz¬ schicht aus wasserhaltigem Alkalisilikat sowie ein Verfahren zur Herstellung von Hitzeschutzelementen.

Lichtdurchlässige Hitzeschutzelemente dieser Art sind in verschiedenen Ausführungsformen bekannt und werden unter anderem als Bauelemente eingesetzt. Als Trägerelemente die¬ nen zumeist Glasplatten, wobei jedoch auch andere licht- durchlässige Materialien wie zum Beispiel Kunststoffe ver¬ wendet werden. Besonders hohe Ansprüche an den Hitzeschutz werden dabei an Bauelemente gestellt, welche in der Form von Verglasungen Abgrenzungen von Räumen bilden oder für Türen eingesetzt werden. Aus der Publikation DE C3 19 00 054 sind hitzeisolierende lichtdurchlässige Verbundgläser bekannt, bei welchen zwischen zwei Glasflächen eine Schicht aus ge¬ trocknetem wasserhaltigem Alkalisilikat angeordnet ist. Bei Einwirkung von Hitze auf dieses Verbundglas, zum Beispiel bei einem Brandfall, schäumt die Zwischenschicht aus Alkali- silikat auf, und das in der Alkalisilikatschicht enthaltene Wasser verdampft. Die Zwischenschicht wird dadurch für die Wärmestrahlung undurchlässig und bildet für eine bestimmte Zeit einen wirksamen Schutz gegen den unerwünschten Wärme¬ durchgang. Trotzdem mindestens eine der Glasplatten zer- splittert, haften die Glasteile an der aufgeblähten Schaum¬ schicht. Zur Verbesserung des Hitzeschutzes werden mehrere Glasplatten und Zwischenschichten aus Alkalisilikat hinter¬ einander angeordnet. Bei der Herstellung derartiger Verbund-

gläser wird auf einer Seite einer Glasplatte eine dünne Schicht von Alkalisilikat in flüssiger Form aufgetragen und anschliessend durch Entzug des überschüssigen Wassers, zum Beispiel durch Wärmeeinwirkung, getrocknet. Dieser Trock- nungsprozess ist aufwendig und erfordert eine bestimmte Trocknungszeit, wodurch der Herstellungsvorgang verzögert wird. Die zweite Glasplatte muss dann anschliessend auf die Zwischen-, bzw. Schutzschicht aus Alkalisilikat aufgeklebt werden. Die Herstellung derartiger Verbundgläser stellt hohe Anforderungen an die Produktionsbedingungen um sicherzustel¬ len, dass keine Trübung des Verbundglases durch Luftblasen oder andere Herstellungsfehler entsteht.

Aus EP A-2 192 249 ist es im weiteren bekannt, das Alkalisi- likat der Zwischenschicht in der Form einer Hydrogelschicht mit höherem Wassergehalt einzubringen. Diese Hydrogelschich- ten weisen einen Wassergehalt von 80 bis 90% auf und sind deshalb nicht selbsttragend. Derartige Hydrogelschichten werden vorgeschlagen um die optischen Eigenschaften der Zwi- schenschicht zu verbessern. Da die Hydrogelschicht selbst keine genügende Kohäsion und gegenüber den angrenzenden Glasschichten keine genügende Adhäsion aufweist wird vorge¬ schlagen, zur Verfestigung der Schicht ein organisches Bin¬ demittel, zum Beispiel Gummiarabicum, zuzumischen. Die Zumi- schung dieses Bindemittels ist notwendig um zu verhindern, dass das Hydrogel aus dem Zwischenraum zwischen den Verbund¬ gläsern oder beim Zerspringen einer der Glasscheiben aus¬ läuft. Die Nachteile der ungenügenden Kohäsion und Adhäsion der Hydrogelschicht erfordern zusätzliche aufwendige Mass- nahmen. Der Gehalt an Siliziumdioxid beträgt maximal 20 Ge¬ wichtsprozente und das Molverhältnis zwischen Siliziumdioxid und Natriumoxid als Alkali-Metalloxid bewegt sich zwischen zwei bis maximal vier.

Obwohl diese bekannten lichtdurchlässigen Hitzeschutzelemen¬ te in Bezug auf Hitze- und Brandschutz bereits hohen Anfor-

derungen zu genügen vermögen, sind sie in Bezug auf Verar¬ beitung und Aufbringung der Zwischenschicht aus wasserhalti¬ gem Alkalisilikat noch unbefriedigend. Der Erfindung liegt deshalb die Aufgabe zu Grunde, ein lichtdurchlässiges Hitze- schutzelement zu schaffen, welches eine hohe Transparenz und Alterungsbeständigkeit aufweist , bei welchem die Schutz- , bzw. Zwischenschicht durch Vergiessen und ohne Trocknung herstellbar ist , und die Schutzschicht eine gute Eigenfe¬ stigkeit sowie Haftung zu den angrenzenden Trägerelementen aufweist . Die Ausgangsmasse für die Schutzschicht soll fliessfähig und zum Eingiessen in Hohlräume geeignet sein und anschliessend in angemessener Zeit zur Schutzschicht aushärten .

Diese Aufgabe wird erf indungsgemass dadurch gelöst , dass die Schutzschicht ein aus Alkalisilikat und einem Härter gebil¬ detes ausgehärtetes Polysilikat ist, und dass im Polysilikat ein Molverhältnis von Siliziumdioxid zu Alkali-Metalloxid besteht, welches grösser als 4 : 1 ist . Als Alkalisilikat wird vorzugsweise ein Lithium- , Natrium- oder Kaliumsilikat oder eine Mischung davon und als Alkali-Metalloxid ein Natrium- , Kalium- oder Lithiumoxid oder eine Mischung davon einge¬ setzt .

Als Härter kommen vorzugsweise mit Alkalisilikat reaktions¬ fähige Siliziumverbindungen welche Siliziumoxid enthalten in Frage, wobei Kieselsäure oder Verbindungen welche Kieselsäu¬ re in wässriger Lösung freisetzen bevorzugt eingesetzt wer¬ den. Die Verwendung anderer, nicht Si-haltiger Verbindungen als Härter, bzw. Zusatz-Härter, wird dadurch nicht ausge¬ schlossen. Geeignet sind alle Verbindungen, die durch die Reaktion mit Alkalisilikat keine unlöslichen Niederschläge bilden und dadurch die optischen Eigenschaften negativ be¬ einflussen würden . Bevorzugt werden Verbindungen wie anorga- nische und organische Säuren, Ester, Säureamide, Glyoxal, Alkylenkarbonate , Alkalikarbonate und -hydrogenkarbonate .

Borate, Phosphate und para-Formaldehyd. Diese können in Kom¬ bination mit dem Haupthärter aus Kieseisäure in geringen Mengen, üblicherweise weniger als 5 Prozent, eingesetzt wer¬ den, ohne dass dadurch die Transparenz- der Polysilikat- schicht beeinträchtigt wird.

Diese erfindungsgemässe Schutzschicht aus ausgehärtetem Po¬ lysilikat weist eine gute Eigenfestigkeit auf und bildet eine gute Haftung zu den angrenzenden Trägerelementen in der Form von Glasplatten oder anderen lichtdurchlässigen Bauele¬ menten. Die Ausgangsmasse ist fliessfähig und leicht ver- giessbar. Die ausgehärtete Schutzschicht ist von hoher opti¬ scher Qualität und Durchlässigkeit und weist eine gute Alte¬ rungsbeständigkeit auf. Die besonderen Eigenschaften der Schutzschicht in der Form des ausgehärteten Polysilikates werden dadurch erreicht, dass die Polysilikatschicht einen Gehalt an Siliziumdioxid zwischen 30 bis 55% aufweist. Der Gehalt an Alkali-Metalloxid (M ₂ 0) in der Form von Natrium-, Kalium- oder Lithiumoxid oder einer Mischung davon beträgt maximal 16%. Die ausgehärtete Polysilikatschicht enthält bis zu 60% Wasser. Dadurch erreichen Hitzeschutzelemente mit einer erfindungsgemässen Schutzschicht einen sehr hohen Feuerwiderstandswert, da für den Verdampfungsprozess eine relativ grosse Wassermenge zur Verfügung steht. Der hohe Gehalt an Siliziumdioxid wird dadurch erreicht, dass der Härter eine siliziumhaltige Verbindung, vorteilhafterweise Kieselsäure oder eine Kieselsäure abspaltende Verbindung ist. In vorteilhafter Weise ist bei einem lichtdurchlässigen Hitzeschutzelement die Polysilikatschicht zwischen zwei Glasplatten angeordnet und bildet mit diesen ein Verbundele¬ ment. Zur Erreichung von höheren Hitzewiderstandswerten wer¬ den Hitzeschutzelemente gebildet, bei welchen das Hitze¬ schutzelement aus mehreren jeweils zwischen zwei Glasplatten angeordneten Polysilikatschichten besteht und die Glasplat- ten und die Polysilikatschichten ein Verbundelement bilden. Bei diesen erfindungsgemässen Anordnungen sind die Polysili-

katschichten in direkter Verbindung mit den angrenzenden die Trägerelemente bildenden Glasplatten. Die Haftung zwischen Polysilikatschichten und Glasplatten ermöglicht die direkte Bildung der Verbundelemente ohne zusätzlichen Klebevorgang, wodurch der Herstellungsprozess wesentlich vereinfacht wird.

Das Verfahren zur Herstellung eines lichtdurchlässigen Hitzeschutzelementes unter Verwendung eines wasserhaltigen Alkalisilikates ist gemäss der Erfindung dadurch gekenn- zeichnet, dass das Alkalisilikat mit einem Härter welcher Siliziumdioxid enthält oder freisetzt zusammengefügt und eine giessfähige Masse gebildet wird, diese Masse in einen Formhohlraum eingebracht oder auf ein Trägerelement aufge¬ bracht wird, anschliessend die Masse unter Erhaltung des Wassergehaltes zu einer festen Polysilikatschicht ausgehär¬ tet wird und dabei im ausgehärteten Polysilikat das Molver¬ hältnis von Siliziumdioxid zu Alkali-Metalloxiden auf ein Verhältnis welches grösser als 4:1 ist eingestellt wird.

Das erfindungsgemässe Verfahren ermöglicht somit Verbundele¬ mente, welche aus mehreren mit einem Abstand zueinander an¬ geordneten Trägerelementen bestehen, zusammenzustellen und anschliessend den Zwischenraum zwischen den Trägerelementen mit der giessf higen Masse aus Alkalisilikat und einem oder mehreren Härtern auszugiessen. Infolge des hohen Wasserge¬ haltes ist die Masse sehr gut fliessfähig und kann ohne Schwierigkeiten auch in die Zwischenräume von Verbundvergla¬ sungen mit geringem Abstand zwischen den Glasplatten einge¬ gossen werden. Da die Masse ohne Trocknung, d.h. ohne Abgabe von Wasser, zu einer festen Polysilikatschicht aushärtet kann auf den Trocknungsvorgang verzichtet werden, was die Herstellung entsprechender Hitzeschutzelemente wesentlich vereinfacht. Die Reaktions-, bzw. Aushärtzeit kann in be¬ kannter Weise durch Erwärmen beschleunigt werden. Die Topf- zeit der giessfahigen Masse ist bei Raumtemperatur auf alle Fälle genügend lang um einen normalen Produktionsablauf zu

ermöglichen. Bei der Herstellung der Hitzeschutzelemente kann die Masse wie beschrieben in einen Formhohlraum zwi¬ schen zwei Trägerelementen eingebracht, bzw. eingegossen werden. Es ist aber auch möglich, die Masse auf ein Träger- element aufzubringen und anschliessend ein zweites Träger¬ element auf die noch nicht ausgehärtete Schutzschicht auf¬ zulegen oder das zweite Trägerelement nach dem Aushärten der Schutzschicht in der bekannten Weise mit dieser zu verkle¬ ben. Letzteres wäre jedoch nur dann zweckmässig, wenn auf herkömmlichen Anlagen zur Herstellung der bekannten Hitze¬ schutzelemente lichtdurchlässige Hitzeschutzelemente mit der erfindungsgemässen Schutzschicht hergestellt werden sollten. Ein Teil der Vorteile bleibt dann immer noch erhalten, da kein Trocknungsprozess notwendig ist und die Aushärtung der Masse zur Polysilikatschicht ohne Abgabe von Wasser, d.h. bei Erhaltung des Wassergehaltes erfolgt.

Vorzugsweise wird die Masse aus Alkalisilikat und Härter vor dem Verarbeiten entgast. Dadurch wird sichergestellt, dass in der ausgehärteten Polysilikatschicht keine Gaseinschlüsse vorhanden sind, welche die optische Qualität des erfindungs¬ gemässen Hitzeschutzelementes stören könnten. Die Entgasung kann jedoch auch erst nach dem Befüllen der Hohlräume erfol¬ gen. Zur Steigerung der Adhäsion der Polysilikatschicht an den Trägerelementen kann der Masse vor dem Verarbeiten ein Hilfsmittel in Form von anionischen oder nichtionogenen Ten- siden zugefügt werden und/oder es können die Trägerschichten mit einem solchen Mittel vorbehandelt sein. Die Träger¬ schichten können in bevorzugter Weise auch mit einem Haft- Vermittler, vorzugsweise mit einem organofunktionellen Silan vorbehandelt sein.

Als Trägerelemente für das erfindungsgemässe lichtdurchläs¬ sige Hitzeschutzelement sind nicht nur Elemente aus Glas, insbesondere Glasplatten, sondern auch andere Werkstoffe mit den gewünschten optischen Eigenschaften geeignet, sofern sie

den technischen und physikalischen Anforderungen, zum Bei¬ spiel an Hitzebeständigkeit, genügen. Der Widerstandswert der Hitzeschutzschicht wird in jedem Falle durch den erhöh¬ ten Wassergehalt verbessert. Als Trägermaterial kann auch ganz oder teilweise, thermisch oder chemisch vorgespanntes Glas verwendet werden.

Die folgenden Beispiele veranschaulichen die vorliegende Erfindung.

Beispiel 1

Ein Hitzeschutzelement besteht aus einer Verglasung, welche aus vier Glasscheiben so zusammengebaut ist, dass zwischen je zwei Glasscheiben ein Abstand von einem Millimeter ent- steht. Entlang der Kanten der Glasscheiben werden die

Schmalseiten der Hohlräume zwischen den Glasscheiben um des ganzen U fanges der Glasscheiben in bekannter Weise mit einem geeigneten Dichtungsmaterial versiegelt. Zu jedem Hohlraum zwischen je zwei Glasscheiben wird eine Einfüllöff- nung offengelassen. Aus einem Alkalisilikat in der Form eines Kaliumsilikates und kolloidaler Kieselsäure wird eine giessfähige Masse zubereitet, welche zu einem Polysilikat mit einem Molverhältnis von Si0 ₂ zu K ₂ 0 gleich 4,7:1 aushär¬ tet. Diese flüssige Masse wird in bekannter Weise einem Ent- gasungsprozess unterworfen und dann durch die Einfüllöffnun¬ gen in die Hohlräume zwischen je zwei Glasscheiben einge¬ füllt. Die Masse ist dabei so fliessfähig, dass sie ohne Schwierigkeiten eingefüllt werden kann und dabei die in den Hohlräumen enthaltene Luft zu verdrängen vermag ohne dass eine Vermischung erfolgt. Nach dem vollständigen Füllen der Hohlräume werden auch die Einfüllöffnungen versiegelt. Das auf diese Weise gebildete Verbundelement aus vier Glasschei¬ ben und drei dazwischen liegenden Schutzschichten aus Poly¬ silikat wird in einer geeigneten Position gelagert bis der Reaktionsprozess abgeschlossen und das ausgehärtete Polysi¬ likat der drei Schutzschichten die gewünschte Eigenfestig-

keit und Haftung zu den Glasplatten erreicht hat. Zur Be¬ schleunigung der Reaktion wird die Temperatur auf 60 ^β C er¬ höht. Nach vollständiger Aushärtung des Polysilikates können die auf diese Weise gebildeten Verbundelemente in jeder für Verbundglaselemente bekannten Weise gehandhabt und auch in andere Formen geschnitten werden. Die zwischen den Glasplat¬ ten angeordnete Schutzschicht aus ausgehärtetem Polysilikat weist dabei einen Wassergehalt von 47 Gewichtsprozenten auf. Die zwischen den Glasscheiben angeordneten ausgehärteten Polysilikatschichten schmälern die optischen Eigenschaften des Glasplattenverbundes in keiner Weise, und das auf diese Weise hergestellte Hitzeschutzelement zeichnet sich durch optimale Feuerwiderstandseigenschaften aus.

Beispiel 2

In einer abgeänderten Variante gemäss Beispiel 1 wurde eine Füllmasse verwendet, bei der ein Gemisch von Kalium- und Lithiumsilikat im Verhältnis von 8.5 : 1.5 und eine 30%-ige Kieselsäuredispersion in Wasser in einem Mengenverhältnis so zur Reaktion gebracht wurden, dass ein K-Li-Polysilikat mit einem Molverhältnis von Si0 ₂ zu (K ₂ 0+Li ₂ 0)= 5.0:1 resultiert. Vor dem Einfüllen der Masse wurde dieser 15 Prozent eines Gefrierpunkt senkenden Mittels in Form eines Polyols zuge¬ fügt. Der Wassergehalt des ausgehärteten Polysilikates be- trägt 51.2 Gewichtsprozent. Die Feuerwiderstandseigenschaf¬ ten sind praktisch identisch mit denjenigen des Elementauf¬ baus im Beispiel 1.

Beispiel 3 In einer variierten Ausführungsform der Beispiele 1 und 2 werden 35 Mol-Prozente des Kaliumions durch Natrium ersetzt und als Härter eine hydratisierte, gefällte Kieselsäure mit einem Wassergehalt von 21 Prozent eingesetzt. Der Wasserge¬ halt des ausgehärteten Polysilikates liegt bei 44 Gewichts- prozent. Das Molverhältnis von Si0 ₂ zu (K ₂ 0+Li ₂ 0+Na ₂ 0) beträgt hier ebenfalls 5.0:1.