Die Erfindung betrifft eine transparente Brandschutzverglasung mit UV-stabilisierter Brandschutzschicht, Verfahren zu deren Herstellung und deren Verwendung. Die UV-stabilisierte Brandschutzverglasung umfasst mindestens 2 Scheiben, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden, wobei zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt und im Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist, die gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist.

Herkömmliche Fenstergläser sind als Feuerschutzbarrieren ungeeignet, weil sie bei jeder stärkeren thermischen Belastung zerplatzen. Das Feuer und die entstehende Wärmestrahlung können sich ungehemmt ausbreiten. Der Grund dafür liegt in ihrem relativ hohen thermischen Ausdehnungskoeffizienten und ihrer relativ geringen Zugfestigkeit.

Um das Bersten von Glasscheiben durch Feuer für längere Zeit zu verhindern, werden daher sogar Drahtgeflechte in 6-8 mm dicke Scheiben eingebracht, die auch nach dem Glasbruch das Gefüge zusammenhalten. Deren Einsatzmöglichkeit ist jedoch aufgrund der verminderten Lichtdurchlässigkeit auf Trennwände, Türen und Oberlichter beschränkt. Mittlerweile wurden eine Reihe von drahtlosen Brandschutzgläsern entwickelt, die auch für den Fensterbau geeignet sind.

Unter dem Begriff „Brandschutzverglasungen" werden im allgemeinen Bauteile verstanden, die aus einem oder mehreren lichtdurchlässigen Systemen bestehen, die mit Halterungen und Dichtungen in einen Rahmen eingebaut sind. Hinsichtlich ihrer Feuerwiderstandsklassen unterscheidet man El- und E-Verglasungen. Derartige Verglasungen werden zusätzlich durch die Angabe ihrer Feuerwiderstandsdauer in Minuten charakterisiert (z.B. El 30, El 90, E 30). E-

Verglasungen verhindern für die entsprechende Zeit nur die Ausbreitung von Feuer und Rauch. El-Verglasungen müssen zusätzlich den Durchtritt der Wärmestrahlung verhindern.

Als El-Verglasungen sind heute kombinierte Systeme von Brandschutzscheiben und Füllschichten zwischen den Scheiben üblich. Bei dieser Mehrscheibenverglasung schäumt die Füllschicht im Brandfall auf und wirkt dadurch als Hitzeschild. Diese Füllschichten können sowohl organischer als auch anorganischer Natur sein oder eine Kombination aus beidem darstellen. Ihre Aufgabe ist die Verzögerung des Wärmedurchganges zum einen durch endotherme Prozesse, wie z.B. Verdampfung in den Füllschichten, zum anderen die Bildung eines isolierenden Rückstandes, wie z.B. Schaum, der gut am Glas anhaften sollte.

Im Stand der Technik gibt es bereits zahlreiche Vorschläge für Brandschutzgläser:

In mehreren Patenten (GB 1 518 958, GB 2 199 535, US 4 451 312, US 4 626 301 , US 5 766 770) werden auf Wasserglas basierende Brandschutzschichten, gegebenenfalls mit organischen Zusätzen aus der Gruppe der mehrwertigen Alkohole, beschrieben. Es kommen Natrium, Kalium und Lithium enthaltende Wasserglaslösungen mit unterschiedlichen SiO ₂ :M ₂ θ-Verhältnissen (M steht für Alkali) zum Einsatz.

Die Brandschutzverglasungen aus dem Stand der Technik gehen häufig von einem Aufbau aus, bei dem die im Scheibenabstand enthaltene Füllung, umfassend ein festes wasserhaltiges Alkalisilikat, welches etwa 12 Gew.-% bis 50 Gew.-% Wasser enthält, durch Trocknung einer wasserreichen Alkalisilikatlösung erhalten wird. Zum Herstellen von Brandschutzverglasungen dieses Aufbaus wird demnach die Füllschicht zum Beispiel auf die Glasscheibe aufgebracht und auf dieser bis zu einem gewissen Restwassergehalt getrocknet. Im Brandfall zerspringt die der Hitzeeinwirkung ausgesetzte Glasscheibe, während die Füllschicht aus dem Alkalisilikat unter Verdampfen des in ihr enthaltenen Wassers zu einer Schaumschicht aufgebläht wird, die den weiteren Wärmedurchgang

verringert. Aus der Kombination des Kühleffektes durch das verdampfende Wasser und der isolierenden Wirkung des Schaumes resultiert die eigentliche Brandschutzfunktion.

Die marktüblichen El-Verglasungen mit auf Wasserglas basierenden Brandschutzschichten weisen im praktischen Einsatz jedoch erhebliche Nachteile auf: Unter Einwirkung von ultravioletter Strahlung und Temperatur kommt es zur Bildung von Blasen und Trübungen, die den optischen Eindruck der Verglasung erheblich schädigen. Dabei ist es unerheblich, ob die Strahlungsquelle natürlicher (z.B. Sonneneinstrahlung) oder künstlicher Art (z.B. Halogenlampen) ist. Dieses auch als Alterung bezeichnete Phänomen bei Verwendung von hydratisierten Silikatschichten zerstört im Laufe der Zeit nachhaltig die optischen Eigenschaften, wodurch die Transparenz verloren geht.

Aus der Praxis ist ebenfalls bekannt, der Brandschutzschicht organische Zusätze in Form von mehrwertigen Alkoholen und verschiedenen Zuckerarten aus produktionstechnischen Gründen und zur Verlängerung der Widerstandszeit der Brandschutzgläser zuzusetzen. Dies führt jedoch zu einer noch größeren Empfindlichkeit gegenüber UV-Strahlen, was unter Entwicklung feiner Blasen oder Mikrobläschen zur gänzlichen Trübung der Brandschutzschicht beitragen kann.

Es ist demnach erforderlich, die Brandschutzschichten entsprechend vor UV- Strahlung zu schützen. Es gibt zahlreiche Vorschläge im Stand der Technik, dieses Problem zu lösen:

In einer bekannten Standardanwendung erfolgt dies in der Regel durch das Vorblenden eines Verbundsicherheitsglases, welches eine UV-absorbierende PVB-Folie enthält. Die Exposition der Brandschutzschichten wird dadurch wesentlich verringert. Diese technische Lösung führt jedoch zu einer höheren Bauteildicke, die unerwünscht ist, ohne dass die Brandwiderstandszeit deutlich erhöht wird.

Eine weitere Schutzmöglichkeit ist das Aufbringen dünner Filterschichten auf der Außenglasscheibe, wie beispielsweise in der EP 1 398 147 A1 beschrieben, in der auf wenigstens einer Seite einer Brandschutzschicht eine transparente TiÜ2- Schicht vorgesehen ist, oder in der WO 99/35102, in der sich vor einer im Brandfall aufschäumenden Brandschutzschicht eine UV-absorbierende Schicht befindet, die eine Aminosilanverbindung mit Amidbindungen aufweist. Auch in diesem Fall wird ein Großteil der einfallenden UV-Strahlung vor der Brandschutzschicht absorbiert. Der erhebliche Aufwand beim Aufbringen und Verarbeiten dieser Filterschichten steht der effektiven Nutzung jedoch entgegen.

Alternativ zu dem beschriebenen Schutz der Brandschutzschichten vor der einfallenden UV-Strahlung wird versucht, die UV-Stabilität der aufschäumenden Schicht durch spezielle Behandlungen und Verfahren während der Fertigung zu verbessern. In der DE 3 012 969 und der DE 3 227 057 werden aufwendige Trocknungsverfahren beschrieben, die ohne Gelmodifikation zu einer verbesserten UV-Stabilität führen.

Eine weitere Möglichkeit der Stabilitätsverbesserung besteht nach der EP 0 705 685 in der Einführung von Kaliumwasserglas in das Natronwasserglas. Dabei verringert sich die Brandwiderstandszeit, was durch aufwendige Maßnahmen kompensiert werden muss.

Ausgehend von dem oben geschilderten Stand der Technik liegt der Erfindung die Aufgabe zu Grunde, die Nachteile des Standes der Technik zu vermeiden, ohne die optischen Eigenschaften, das äußere Erscheinungsbild und die Einsatzmöglichkeiten einer Brandschutzverglasung nachteilig zu beeinflussen. Hierbei sollte die in der Brandschutzschicht enthaltene Silikatschicht ohne zusätzliche Filter, aufwendige Trocknungsverfahren oder Eingriffe in die brandschutztechnisch wirksame Grundrezeptur gegen Schädigung infolge von UV-Strahlung und Temperatureinwirkung stabilisiert werden. Es sollte eine Schädigung derartiger Schichten durch anhaltende Exposition von UV-Strahlung und Temperatur unterbunden werden, d.h. die hohe Transparenz und die guten

optischen Eigenschaften der Brandschutzschicht sollten praktisch über die gesamte Lebensdauer der Brandschutzverglasung aufrecht erhalten bleiben.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass eine transparente Brandschutzverglasung, umfassend mindestens 2 Scheiben, bereitgestellt wird, die mit einem definierten Abstand voneinander angeordnet sind und einen Zwischenraum bilden, wobei zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glasoder Glaskeramikscheibe ausgeführt und im Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist, die gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist, wobei in der aufschäumenden Schicht zur Erhöhung der Langzeitbeständigkeit des Glasverbunds eine UV-Schutzformulierung enthalten ist, umfassend ein oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern.

Die Erfindung bezieht sich demnach auf eine Brandschutzverglasung, bei der im Zwischenraum zwischen den Scheiben eine im Brandfall aufschäumende Schicht enthalten ist, welche hauptsächlich aus UV-stabilisiertem gegebenenfalls organisch modifiziertem Alkaliwasserglas aufgebaut ist.

Die Erfindung basiert daher auf der Erkenntnis, dass die Brandschutzschicht durch den Zusatz von geringen Mengen ein oder mehrerer stark UV-absorbierender Stoffe (UV-Absorber bzw. UV-Absorber und Radikalfänger) wirksam vor der schädigenden UV-Strahlung geschützt werden kann.

Es ist bekannt, dass UV-Absorber vielfältige Anwendung als Additiv in organischen Werkstoffen, wie beispielsweise in Polymeren, finden. Die nach Stand der Technik üblicherweise als Polymeradditiv verwendeten UV-Absorber lassen sich jedoch nicht in das stark alkalische Milieu der Alkalisilikate einführen bzw. bilden kein π-Elektronenresonanzsystem aus und verlieren somit ihre Wirksamkeit. Daher können sie für die Langzeitstabilisierung nicht eingesetzt werden.

Überraschenderweise hat sich jedoch gezeigt, dass bei Verwendung von systemverträglichen UV-Schutzformulierungen stabile und effiziente UV-Absorber bzw. UV-Absorber und Radikalfänger in das System eingeführt werden können, die ihre Wirksamkeit und Schutzfähigkeit über einen langen Zeitraum beibehalten. Die erfindungsgemäße Brandschutzverglasung weist somit den Vorteil einer hohen UV-Strahlungs- und Temperaturbeständigkeit auf.

Unter dem Begriff „systemverträglich" sollen im Rahmen der Erfindung solche Formulierungen oder Verbindungen verstanden werden, die im stark alkalischen Milieu der Alkalisilikate verwendbar sind.

Im Rahmen der Erfindung sind die systemverträglichen UV-Absorber nicht besonders beschränkt, sofern diese die obige Voraussetzung hinsichtlich der Stabilität im stark alkalischen Milieu erfüllen und die erforderlichen UV- Absorptionseigenschaften besitzen. Generell können die dem Fachmann bekannten UV-Absorber und Radikalfänger zum Einsatz kommen.

Erfindungsgemäß besonders bevorzugt werden die UV-Absorber aus der folgenden Gruppe chemischer Verbindungen ausgewählt: Benzotriazole, Zimtsäureester und/oder substituierte Acrylsäureester der nachfolgenden allgemeinen Formel:

worin

Ri H oder OR ₃ darstellt;

R ₂ p-Hydroxyphenyl darstellt, das unsubstituiert ist oder in m- und m'-

Stellung mit jeweils einem Rest, ausgewählt aus -OCH ₃ , -OC ₂ H ₅ oder -OC ₃ H ₇ , substituiert ist; und

R ₃ und R ₄ einen verzweigten oder unverzweigten Alkylrest mit 1 bis 10 Kohlenstoffatomen darstellen.

Mit dem erfindungsgemäßen Einsatz alkalibeständiger und systemverträglicher UV-Absorber der Stoffgruppe der Benzotriazole, Zimtsäureester oder substituierten Acrylsäureester wird bereits bei sehr geringen absoluten Konzentrationen von 10 mg/l eine Extinktion von > 0,6 im Absorptionsmaximum und somit ein optimaler UV-Schutz erreicht. Die besonders wertvolle Eigenschaft dieser UV-Formulierungen ist zudem ihre spektrale Transparenz, die je nach Anforderung durch Rezeptvarianten so eingestellt werden kann, dass der Wert der spektralen Transparenz unterhalb 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm oder auch 400 nm auf ≤ 3,0 % abfällt. Dies bedeutet, dass unterhalb der angegebenen Wellenlängen keine UV-Strahlung mehr hindurch gelassen wird. Diese Eigenschaft kann für Schichtdicken von etwa 100 μm bis etwa 5000 μm eingestellt werden.

Die Menge der UV-Absorber in der aufschäumenden Schicht liegt demnach bevorzugt im Bereich von etwa 0,001 bis etwa 5 Gew.-%.

Vorzugsweise enthält die aufschäumende Schicht zur Erhöhung der Langzeitbeständigkeit der laminierten Glasverbunde zusätzlich Radikalfänger. Beispielhaft seien genannt: Radikalfänger der Typen sterisch gehinderte Amine, Tocopherole oder auch Acrylsäureester. Durch Zusatz von Radikalfängern wird eine weitere Steigerung der Langzeitstabilität erreicht. Ganz besonders bevorzugt werden Mischungen von ein oder mehreren UV-Absorbern und ein oder mehreren Radikalfängern verwendet.

Der oder die Radikalfänger sind in der aufschäumenden Schicht bevorzugt in einer Menge von etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% enthalten.

Aus produktionstechnischen und brandtechnischen Gründen ist der Einsatz von organischen Zusatzstoffen bevorzugt. Erfindungsgemäß können der aufschäumenden Schicht oder Brandschutzschicht beispielsweise zur Verlängerung der Widerstandszeit der Brandschutzverglasung mehrwertige/r Alkohol/e oder ein oder mehrere Zucker oder deren Mischungen zugegeben werden.

Unter „mehrwertigen Alkoholen" sollen erfindungsgemäß die dem Fachmann bekannten Alkohole mit zwei oder mehr Hydroxygruppen verstanden werden, wie beispielswiese Glycerin, Glycol, mehrwertige Butanole, Polyethylenglykol sämtlicher dem Fachmann bekannter Polymersiationsgrade, wobei hier auch Zuckeralkohole, wie beispielsweise, Mannit oder Sorbit, mitumfaßt sein sollen. Als Zucker kommen beispielsweise Mono-, Di- und Polysaccharide in Frage. Nur beispielhaft sei Saccharose genannt. Selbstverständlich können auch Mischungen von zwei oder mehreren Alkoholen zusammen mit einem oder mehreren Zuckern eingesetzt werden. Die genannten organischen Zusatzstoffe aus der Gruppe der mehrwertigen Alkohole können zur Herstellung der aufschäumenden Schicht in Gehalten von bis zu etwa 30 Gew.-% eingesetzt werden.

Diese organischen Zusatzstoffe verleihen der Scheibe eine verbesserte Feuerbeständigkeit. Die mehrwertigen Alkohole unterstützen zum Beispiel die schnelle Trocknung der Brandschutzschicht ohne Rißbildung, so dass auch dickere transparente Schichten mit relativ kurzen Trocknungszeiten gebildet werden können.

Bevorzugte organische Zusatzstoffe sind beispielsweise, die organischen Zusatzstoffe, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus mehrwertigen Alkoholen und deren Estern, Zuckern, Silikonethern, organischen oder anorganischen Säuren, und Ketonen, insbesondere Glycerin, Glykol, Glykolestem, mehrwertige Butanole und deren Ester, Sorbit, Mannit, Polyethylenglykolen, Saccharose sowie deren Mischungen

θ

Im allgemeinen sind die organischen Zusatzstoffe in der aufschäumenden Schicht in Gehalten von etwa 0,1 bis etwa 30 Gew.-% enthalten.

Das in der Brandschutzschicht eingesetzte, gegebenenfalls organisch modifizierte, Alkaliwasserglas kann beispielsweise Na-Silikate, K-Silikate oder Li-Silikate, oder deren Mischungen enthalten. Das Mischungsverhältnis hängt von den gewünschten optischen Eigenschaften sowie der eingestellten Dicke ab.

Vorteilhafterweise enthält die Bandschutzschicht in Form der bei Brand aufschäumenden Schicht einen Restwassergehalt von etwa 10 bis etwa 35 Gew.- %.

Problemlos können im Rahmen der Erfindung weitere Verbesserungen der Eigenschaften einer erfindungsgemäßen Brandschutzverglasung verwirklicht werden. Nach einer besonders bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird, um die Langzeitstabilität gegenüber UV-Strahlung weiter zu erhöhen, die UV- Absorption im kurzwelligen Bereich zu verbessern und zum Erreichen eines Farbeffektes, eine definierte Menge eines oder mehrerer der Metalloxide, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Chromoxid, Kobaltoxid, Nickeloxid, Titanoxid, Eisenoxid, Manganoxid im Verhältnis Silikat zu Metalloxid von 1 : 0,0009 bis 1 : 0,1 , zugegeben. Besonders bevorzugte Metalloxide sind Cr ₂ θ ₃ , Co ₂ O ₃ , TiO ₂ und Fe ₂ O ₃ .

In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird die gelbliche Eigenfärbung des mit UV-Schutzformulierung versetzten Brandschutzgels durch Zugabe alkalibeständiger Farbpigmente in feinster Verteilung oder von Farbstoffen kompensiert; hierbei eignen sich besonders alle Arten von Ultramarinpigmenten, Methylenblau oder Eisen- oder Wolframsilikate, um eine Grundfärbung der Schichten von gelblich, rötlich bis bläulich zu erreichen.

Gegenstand der Erfindung ist auch eine Brandschutzschicht, die im Brandfall aufschäumt und gegebenenfalls mit organischen Zusatzstoffen versetzte Alkalisilikate aufweist, wobei ein oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber

oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern enthalten ist.

Die erhaltenen Brandschutzschichten bilden sehr wirksame Feuerbarrieren und sind vor Ausbrechen des Feuers durchsichtig. Bei Hitzeeinwirkung schäumt die Schicht und bläht sich auf, wodurch ein opaker poröser Körper gebildet wird, der in hohem Maße thermisch isoliert und am Glas oder am Glaskeramikmaterial haften bleibt, d.h. die durch die Hitze entstandenen Bruchteile der Scheiben verbleiben in ihrer Lage, werden von der geschäumten Füllschicht gehalten und entfalten ihre Wirkung gegen Wärme und Rauch.

Schichten beginnend von einer Dicke von 0,1 mm können bereits eine zufriedenstellende Barriere gegen Feuer darstellen, wenn ein stärkerer Feuerschutz erforderlich ist, kann die Schichtdicke oder die Schichtanzahl erhöht werden. Vorzugsweise werden Schichtdicken von 0,1 mm bis 5 mm eingestellt.

Gegenstand der Erfindung ist ebenfalls ein Verfahren zur Herstellung einer transparenten Brandschutzverglasung, wie sie oben beschrieben wurde, mit den nachfolgenden Schritten:

(a) Herstellen einer Lösung eines Brandschutzgels (I), umfassend

eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe;

(b) Zugeben einer UV-Schutzformulierung zu der in Schritt (a) erhaltenen Lösung des Brandschutzgels (I), wobei die UV-Schutzformulierung umfasst:

eine Lösung eines Brandschutzgels (II), umfassend eine Alkalisilikatlösung, sowie gegebenenfalls mindestens einen

mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe;

einen oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern;

(c) Mischen der Lösung der UV-Schutzformulierung mit der Lösung des Brandschutzgels (I) und

(d) Aufbringen der in Schritt (c) erhaltenen Lösung auf eine Scheibe und Trocknen bis zum gewünschten Restwassergehalt.

Das Verfahren zur Herstellung einer UV-Schutzformulierung kann erfindungsgemäß über 2 Varianten erfolgen:

Die erfindungsgemäße Variante 1 erfolgt mit den Schritten:

(a1) Herstellen einer Lösung eines Brandschutzgels (II), umfassend eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffen;

(a2) Zugeben von einem oder mehreren systemverträglichen UV-Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-

Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffen zur Lösung des Brandschutzgels (II);

(a3) Thermisches Behandeln der in Schritt (a2) erhaltenen Lösung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 3O ⁰ C bis etwa 100 ⁰ C unter Erhalt der UV-Schutzformulierung in (teil-)vemetzter Form.

Die erfindungsgemäße Variante 2 erfolgt mit den Schritten:

(b1) Einsetzen einer Lösung eines Brandschutzgels (II);

(b2) Zugeben von einem oder mehreren systemverträglichen UV-Absorbern oder einer Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV- Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und einen oder mehreren weiteren organischen Zusatzstoffen zur Lösung des

Brandschutzgels (II);

(b3) Thermisches Behandeln der in Schritt (b2) erhaltenen Lösung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 30 ⁰ C bis etwa 100 ⁰ C unter Erhalt der UV-Schutzformulierung in (teil-)vernetzter Form.

Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung wird demnach zunächst in Schritt (a) eine Lösung eines Brandschutzgels (I) hergestellt. In dieser können ein oder mehrere mehrwertige Alkohole und gegebenenfalls ein oder mehrere geeignete organischer Zusatzstoffe enthalten sein.

Zu dieser Lösung des Brandschutzgels (I) wird eine UV-Schutzformulierung zugegeben, die nach einer der beiden erfindungsgemäßen Varianten hergestellt werden kann.

Hierzu wird entweder eine Lösung eines Brandschutzgels (II) hergestellt (Schritt (a1) oder ein bereits vorliegendes Brandschutzgel (II), das beispielsweise käuflich erworben wurde, wird in Lösung gebracht bzw. in Lösung eingesetzt (Schritt (b1)). Das Brandschutzgel (II) stellt einen Anteil der Gesamtmenge des insgesamt verwendeten Brandschutzgels (Ml) dar und kann mit diesem identisch sein, muss dies aber nicht.

Zu dieser Lösung des Brandschutzgels (II) werden dann in Schritt (a2) oder (b2) ein oder mehrere UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe zugegeben.

Die UV-Schutzformulierung umfasst demnach ein Konzentrat, das aufweist: die Lösung eines Brandschutzgels (II), die einen Anteil der insgesamt bei Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung verwendeten Menge darstellt, umfassend eine Alkalisilikatlösung, einen oder mehrere systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern, sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und gegebenenfalls einen oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe.

Die Herstellung der UV-Schutzformulierung wird hierbei vorteilhafterweise derart durchgeführt, dass zur Alkalisilikatlösung ein oder mehrere alkalibeständige systemverträgliche UV-Absorber oder eine Kombination eines oder mehrerer systemverträglicher UV-Absorber mit einem oder mehreren Radikalfängern sowie gegebenenfalls ein oder mehrere weitere organische Zusatzstoffe zugegeben werden und der Gehalt an mehrwertigem/n Alkohol/en so weit erhöht wird, dass eine klare Lösung der UV-Schutzformulierung erhalten wird. Unter „klarer" Lösung wird erfindungsgemäß keine „echte" Lösung, sondern ein kolloid-disperses System verstanden, welches für den Betrachter das Erscheinungsbild einer echten Lösung hat.

Die besonders bevorzugten systemverträglichen UV-Absorber und Radikalfänger und deren vorzugsweise verwendete Mengen wurden bereits bei der erfindungsgemäßen Brandschutzverglasung detailliert erläutert.

Die für die UV-Schutzformulierung verwendete Alkalisilikatlösung kann beispielsweise Na-Silikate, K-Silikate oder Li-Silikate, oder deren Mischungen enthalten. Die Zusammensetzung der Alkalilösung der UV-Schutzformulierung, d.h. die Lösung des Brandschutzgels (II) kann mit der Zusammensetzung der

Lösung des Brandschutzgels (I), zu der die UV-Schutzformulierung später im Verfahren zugegeben wird, identisch sein oder sich von dieser unterscheiden; bevorzugt ist die identische Zusammensetzung.

Gemäß der vorliegenden Erfindung werden für die Herstellung des UV- Schutzformulierung vorzugsweise Lösungen von Alkalisilikaten der Form XK ₂ O SiO ₂ , XNa ₂ O SiO ₂ , XLi ₂ O SiO ₂ oder deren Mischungen verwendet, wobei x = 0,2 bis 1 betragen kann. Der Lösung können zusätzlich auch Erdalkalisilikate beigegeben werden.

Die erfindungsgemäß hergestellte UV-Schutzformulierung kann neben den oben angeführten alkalibeständigen mehrwertigen Alkoholen, wie Polyethylenglykolen verschiedener Kettenlängen, mehrwertigen Butanolen oder Glykol, ein oder mehrere Zucker, ein oder mehrere Ester der mehrwertigen Alkohole, wie zum Beispiel Glykolester oder Glycerinester, ein oder mehrere organische oder anorganische Säuren und Ketone oder Mischungen der genannten Verbindungen enthalten. Auch mit Silikonethern werden sehr gut mit dem Brandschutzgel mischbare Konzentrate erhalten.

Die genannten Zusatzstoffe können wahlweise zur UV-Schutzformulierung oder in die fertige Lösung des Brandschutzgels (Ml) vor dem Trocknen zugegeben werden. Die eingesetzten Mengen liegen vorzugsweise in den bereits beschriebenen Bereichen.

In einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung werden der UV- Schutzformulierung oder der Lösung des Brandschutzgels (II), vorzugsweise der UV-Schutzformulierung, ein oder mehrere Netzmittel beigefügt, um eine schnelle Zudosierung zum Brandschutzgel (II) zu ermöglichen. Der Zusatz von Netzmitteln erfolgt in sehr geringen Konzentrationen. Insbesondere sind die langkettigen Salze der Sulfonsäuren geeignet. Das oder die Netzmittel können beispielsweise ausgewählt sein aus Alkyl- und Arylsulfonaten mit Kettenlängen von C ₆ bis C ₂₂ .

Nach einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst die UV- Schutzformulierung die folgenden Bestandteile oder besteht im wesentlichen aus diesen:

etwa 5 bis etwa 70 Gew.-% Alkalisilikate, etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% UV-Absorber, etwa 0 bis etwa 25 Gew.-% Radikalfänger, etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% organische Zusatzstoff/e hiervon etwa 1 bis etwa 50 Gew.-% mehrwertige/r Alkohol/e, etwa 0,001 bis etwa 2 Gew.-% Netzmittel und etwa 5 bis etwa 30 Gew.-% Wasser.

Die in Schritt (a2) oder (b2) erhaltene UV-Schutzformulierung wird im darauffolgenden Schritt (a3) oder (b3) eine bestimmte Zeit thermisch nachbehandelt, so dass eine Vernetzung mit der UV-Schutzformulierung erfolgt.

Hierzu wird die UV-Schutzformulierung bei höheren Temperaturen im Bereich von etwa 3O ⁰ C bis etwa 100 ⁰ C thermisch behandelt. Vorteilhafterweise wird die thermische Behandlung für mindestens etwa 30 Min. und höchstens etwa 24 h durchgeführt.

Eine weitere Steigerung der Langzeitstabilität kann durch Zusatz von mindestens einem Radikalfänger erreicht werden. Geeignete Beispiele für Radikalfänger und die bevorzugten Gehalte wurden bereits genannt.

Im anschließenden Schritt (c) wird die in Schritt (a3) oder (b3) erhaltene UV- Schutzformulierung in eine Lösung eines Brandschutzgels (I) zudosiert. Bei dem Brandschutzgel (I) handelt es sich um ein organisch modifizierte Alkalisilikatlösung nach dem Stand der Technik.

Die Zusammensetzung der Alkalilösung des Brandschutzgels (I) ist, wie bereits erläutert, vorzugsweise identisch mit derjenigen der UV-Schutzformulierung (Brandschutzgel (II)).

Bevorzugterweise wird die UV-Schutzformulierung mit der Lösung des Brandschutzgels (I) im Verhältnis 1 : 5 bis 1 : 200 unter Rühren gemischt.

Die erfindungsgemäßen aufschäumenden Schichten werden in der Brandschutzverglasung dann durch das Aufbringen der in Schritt (c) erhaltenen Lösung auf eine Scheibe und Trocknen bis zum gewünschten Restwassergehalt erhalten.

Die aufschäumende Schicht oder Brandschutzschicht haftet nach dem Trocknen am Material der Scheibe/n. Unter einer „Scheibe" soll erfindungsgemäß keine Beschränkung auf ein bestimmtes Material oder eine bestimmte Form verstanden werden. Vielmehr können neben Glasscheiben, Glaskeramikscheiben auch Kunststoffscheiben zum Einsatz kommen, die runde, ovale oder eckige Form und verschiedene Abmessungen aufweisen können.

Die mit dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellte transparente Brandschutzverglasung ist aus mindestens 2 Scheiben aufgebaut, von denen zumindest die brandseitige Scheibe als eine Glas- oder Glaskeramikscheibe ausgeführt ist und in deren Zwischenraum eine im Brandfall aufschäumende Schicht in Form einer Brandschutzschicht enthalten ist. Eine Brandschutzschicht ist somit sandwichartig von 2 Scheiben umgeben.

Eine solche erfindungsgemäße Brandschutzverglasung kann neben den 2 Scheiben noch weitere Scheiben aufweisen, die mit Abstand und geeigneten Füllschichten angeschlossen sind. Die Gestaltung der Brandschutzverglasung ist im Rahmen der Erfindung grundsätzlich beliebig, hierzu kann auf in der Praxis bekannte Anordnungen zurückgegriffen werden, d.h. es können mehr als 2 Scheiben und/oder mehr als eine Brandschutzschicht verwendet werden.

Die Erfindung betrifft auch eine Verwendung der transparenten Brandschutzverglasungen in verschiedensten Einsatzbereichen, z.B. für Tür- und

Fensterverglasungen, Feuerschutzabschlüsse, Rauchschutztüren, Trennwände, Fassadenverkleidungen, Oberlichter und dergleichen.

Die mit der vorliegenden Erfindung verbundenen Vorteile sind vielschichtig:

Mit der erfindungsgemäßen Lehre werden Brandschutzverglasungen zur Verfügung gestellt, in denen die Brandschutzschicht vor UV-Strahlung derart geschützt ist, dass diese dauerhaft gute optische Eigenschaften aufweist, die praktisch über die Lebensdauer der Verglasung beibehalten werden. Neben den guten Transparenzeigenschaften wird eine gute Feuerbeständigkeit bereitgestellt.

Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass stabile und effiziente UV- Schutzformulierungen in das stark alkalische System eingeführt werden können, die ihre Wirksamkeit und Schutzfähigkeit über einen langen Zeitraum beibehalten. Die erfindungsgemäße Brandschutzverglasung weist somit den Vorteil einer hohen UV-Strahlungs- und Temperaturbeständigkeit auf.

Es ist auch besonders vorteilhaft, dass die spektrale Transparenz der UV- Schutzformulierungen je nach Anforderung durch Rezeptvarianten so eingestellt werden kann, dass der Wert der spektralen Transparenz unterhalb 360 nm, 370 nm, 380 nm, 390 nm oder auch 400 nm auf ≤ 3,0 % abfällt. Dies bedeutet, dass unterhalb der angegebenen Wellenlängen keine UV-Strahlung mehr hindurch gelassen wird.

Durch Zusatz von Radikalfängern kann eine weitere Steigerung der Langzeitstabilität erreicht werden.

Die Bildung von Blasen und Eintrübungen aufgrund von UV-Einstrahlung wird vermieden, unerheblich, ob die Strahlungsquelle natürlicher oder künstlicher Art ist, d.h. die Transparenz der Brandschutzverglasung wird beibehalten. Zudem werden durch effektives Unterdrücken der Alterungserscheinungen die Brandschutzeigenschaften nicht nachteilig beeinflusst.

Zusätzliche Schutzmaßnahmen zum Schutz der Brandschutzschichten, wie der Einsatz von Filtern, Schutzfolien oder zusätzlicher Schichten können in der Regel entfallen. Der erhebliche Aufwand beim Aufbringen und Verarbeiten dieser Schutzschichten/-filter oder -folien sowie die hieraus resultierende höhere Bauteildicke bei zusätzlichen Schichten wird vermieden.

Spezielle Behandlungen, Maßnahmen und Verfahren während der Fertigung der schäumenden Schicht, wie beispielsweise aufwendige Trocknungsverfahren, sind nicht erforderlich.

Insgesamt führt der Einsatz von UV-Schutzformulierungen in gegebenenfalls organisch modifizierten silikathaltigen Brandschutzschichten gemäß der Erfindung daher zu einer erheblichen Verbesserung der Alterungsstabilität gegenüber UV- Strahlung und Temperatureinwirkung.

Die Erfindung ist anhand der Zeichnungen nachfolgend näher erläutert. Darin ist im Einzelnen Folgendes dargestellt:

Figur 1 zeigt ein vereinfachtes Ablaufschema der erfindungsgemäßen Verfahren und

Figur 2 und 3 zeigen die Transmission in % aufgetragen gegen die

Wellenlänge in nm bei Vergleich eines Brandschutzgels ohne und mit erfindungsgemäßem UV-Schutz.

In Figur 1 sind die beiden erfindungsgemäßen Varianten zur Herstellung der UV- Schutzformulierung gezeigt sowie das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung.

Bei Herstellung der UV-Schutzformulierung gemäß der erfindungsgemäßen Variante 1 wird zunächst eine Lösung eines Brandschutzgels (II) hergestellt. Diese umfasst im Wesentlichen eine Alkalisilikat-Lösung, gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol sowie organische Zusatzstoffe. Zu dieser Lösung

werden ein oder mehrere UV-Absorber oder ein oder mehrere UV-Absorber und ein oder mehrere Radikalfänger und gegebenenfalls weitere Zusatzstoffe unter Erhalt der UV-Schutzformulierung zugegeben.

Die zweite erfindungsgemäße Variante unterscheidet sich von der ersten Variante dadurch, dass bereits von einer fertigen Lösung eines Brandschutzgels (II) ausgegangen werden kann.

Die entsprechend einer der obigen Varianten hergestellte UV-Schutzformulierung in Form eines Konzentrats wird dann einer Temperaturbehandlung unterzogen, beispielsweise im Bereich von etwa 3O ⁰ C bis etwa 100 ⁰ C für mindestens etwa 30 Min. und höchstens etwa 24 h, um eine (teil-)vernetzte UV-Schutzformulierung zu erhalten.

Diese (teil-)vernetzte UV-Schutzformulierung wird anschließend zur Herstellung der transparenten Brandschutzverglasung verwendet und einer Lösung eines Brandschutzgels (I), die in üblicher Weise eine Alkalisilikatlösung sowie gegebenenfalls mindestens einen mehrwertigen Alkohol und Zusatzstoffe enthält, zugegeben. Hierdurch resultiert die Lösung eines Brandschutzgels (Hl) mit UV- Schutz, die nach entsprechendem Vergießen, Trocknen und Laminieren auf einer Scheibe zu einer Brandschutzverglasung mit ein oder mehreren Schichten eines UV-geschützten Brandschutzgels (l+ll) führt.

Die Figuren 2 und 3 werden bei den nachfolgenden Ausführungsbeispielen erläutert.

Die nachfolgenden Beispiele dienen der Illustration der vorliegenden Erfindung. Sie sind lediglich als mögliche, exemplarisch dargestellte Vorgehensweisen zu verstehen, ohne die Erfindung auf deren Inhalt zu beschränken.

Ausführungsbeispiele

Beispiel 1 Herstellung einer erfindungsgmäßen UV-geschützten Brandschutzschicht auf Basis von semaSORB 9815

a) Herstellung eines Brandschutzgels

Einem Kali-Wasserglas werden 20 % eines Natrium-Wasserglases zugesetzt und gut miteinander vermischt. Nun werden unter ständigem Rühren 2 % Polyethylenglykol 100 mit 0,01 g Netzmittel zudosiert und diese Mischung 2 Stunden bei 30 ⁰ C unter Stickstoffatmosphäre temperiert.

Die Zusammensetzung des hergestellten Brandschutzgels ist wie folgt:

2000 g Kali-Silikat-Lsg., K ₂ O/SiO ₂ 1 :2, 35%ig,

400 g Na-Silikat-Lsg., Na ₂ O/SiO ₂ ,

48 g Polyethylenglykol 100 und

0,1 g Netzmittel (100 %).

b) Herstellung einer erfindungsgemäßen UV-Schutzformulierung Die Zusammensetzung der UV-Schutzformulierung ist wie folgt:

50 g Polyethylenglykol, 200 g Brandschutzgel,

12,5 g UV-Absorber semaSORB 9815 und 2,0 g Radikalfänger Irganox 1135.

Dazu wird in der angegebenen Reihenfolge Polyethylenglykol mit 200 g Brandschutzgel bei Raumtemperatur gemischt und der feinkristalline UV-Absorber zugesetzt. Nun wird in einem Bad unter ständigem Rühren mit einem Flügelrührer bei etwa 20 U/Min auf 8O ⁰ C erhitzt und 3 Stunden bei dieser Temperatur belassen. Mit dem Erreichen der 80°C-Marke wird der Radikalfänger zugesetzt und das

Rühren auf 30 U/Min, beschleunigt. Nachdem sich kein sichtbarer Rückstand im Gefäß befindet, wird auf 20 U/Min, zurückgestellt.

c) Herstellen des erfindungsgemäßen UV-modifizierten Brandschutzgels Nach Ablauf der Zeit wird auf Raumtemperatur abgekühlt und die klare Formulierung des Konzentrates ist gebrauchsfertig. Zur erfindungsgemäßen Verwendung wird das Konzentrat im Verhältnis 1: 50 unter Rühren mit dem Brandschutzgel gemischt.

Das so hergestellte UV-Absorberhaltige Brandschutzgel wird entgast und auf Glasplatten zu aufschäumenden Schichten getrocknet. Bei einer Schichtdicke von 350 μm werden die spektralen Daten gemessen, wie diese aus Figur 2 hervorgehen. Figur 2 zeigt die Transparenzfunktion der UV-Schutzschicht, wobei ein deutlicher Effekt vom erfindungsgemäßen Brandschutzgel mit UV-Schutz gegenüber einem Brandschutzgel ohne UV-Schutz ersichtlich ist.

Im beschleunigten Stabilitätstest nach DIN EN ISO 12543-4 (Bestrahlung der Proben) wird die UV-Stabilität der mit einer Glasscheibe laminierten UV- geschützten Schicht im Vergleich mit einer Standardschicht ohne UV-Absorber bestimmt. Während sich in den ungeschützten Probe schon nach 40 bis 50 Stunden Blasen bilden, weist die UV-geschützte Schicht nach über 500 h keine visuell sichtbare Schädigung auf.

Beispiel 2 Herstellung einer erfindungsgemäßen UV-geschützten Brandschutzschicht auf Basis von semaSORB 9827

a) Herstellung eines Brandschutzgels

Einem 2400 g-Ansatz von Na-Wasserglas werden geringe Mengen des Eisenoxids Fe ₂ O ₃ zugesetzt und gut miteinander vermischt. Der gesamte Ansatz wird in einem geschlossenen Gefäß unter N ₂ -Atmosphäre ausgeführt. Nachdem die Menge von 0,1 g Fe ₂ O ₃ fein verteilt ist, wird 1 % Glykol zugegeben und auf

30°C erwärmt. Nun werden 4% Glycerin zudosiert und weiter auf 35 ⁰ C erhitzt und 2h bei dieser Temperatur belassen.

Die Zusammensetzung des Brandschutzgels ist wie folgt:

2400 g Na-Silikat-Lsg. (36,0 %) Na ₂ O/SiO ₂ 1 : 2,6, 0,1 g Fe ₂ O ₃ , Teilchengröße < 4 μm, 24 g Glykol (wasserfrei) und 96 g Glycerin (> 86,0 %).

b) Herstellung der erfindungsgemäßen UV-Schutzformulierung Die Zusammensetzung der UV-Schutzformulierung ist wie folgt:

200 g Brandschutzgel, 20 g Glycerin,

15 g UV-Absorber semaSORB 9827,

50 ml NaOH - 20% und

3 g Radikalfänger semaSORB 20102.

Dazu werden zunächst die 20 g Glycerin mit 50 ml NaOH gemischt und der UV- Absorber hinzugegeben. Nun wird im Dispergator bei 20 U/min 3 Minuten dispergiert und dieses Dispergat in die 200 g des Brandschutzgels gegeben und der Radikalfänger hinzugefügt. Nachdem 20 Minuten kräftig gerührt wurde (ca. 800 U/min.) wird das Konzentrat 2h bei 80 ⁰ C belassen.

c) Herstellen des erfindungsgemäßen UV-modifizierten Brandschutzgels Nach Ablauf der Zeit wird auf Raumtemperatur abgekühlt und die klare Formulierung des Konzentrates ist gebrauchsfertig. Zur erfindungsgemäßen Verwendung wird das Konzentrat im Verhältnis 1 : 20 unter Rühren mit dem Brandschutzgel gemischt.

Das so hergestellte UV-Absorberhaltige Brandschutzgel wird entgast und auf Glasplatten zu einer aufschäumenden Schicht getrocknet. Bei einer Schichtdicke

von 350 μm erhält man die spektralen Daten gemäß Figur 3. Hieraus zeigt sich ein deutlicher Unterschied vom erfindungsgemäßen Brandschutzgel mit UV-Schutz gegenüber einem herkömmlichen Brandschutzgel ohne UV-Schutz.

Im beschleunigten Stabilitätstest nach DIN EN ISO 12543-4 (Bestrahlung der Proben) wird die UV-Stabilität der mit einer Glasscheibe laminierten UV- geschützten Schicht im Vergleich mit einer Standardschicht ohne UV-Absorber bestimmt. Während sich in den ungeschützten Probe schon nach 40 bis 50 Stunden Blasen bilden, weist die UV-geschützte Schicht nach über 500 h keine visuell sichtbare Schädigung auf.