Низкотемпературный способ прессования для получения пакетов изолирующего стекла
Изобретение относится к получению пакетов изолирующего стекла путем низкотемпературного прессования. Технический результат изобретения заключается в снижении температуры и давления, при которых происходит связывание стеклянной панели с дистанционной рамой при помощи герметика. Отверждаемую влагой композицию герметика наносят на первую поверхность дистанционной рамы и вторую поверхность дистанционной рамы. Композиция герметика содержит от 5 мас.% до 80 мас.% аморфного поли-альфа-олефина с силано-функциональной группой, от 5 мас.% до 40 мас.% бутилкаучука, по меньшей мере, от 10 мас.% и не более 70 мас.% полиизобутилена и от 5 мас.% до 60 мас.% клеящего агента. Осуществляют контактирование композиции герметика на первой поверхности дистанционной рамы с первым оконным стеклом и контактирование композиции герметика на второй поверхности дистанционной рамы со вторым оконным стеклом. Прикладывают давление на пакет при температуре окружающей среды приблизительно от 15°С до около 60°С для связывания первой стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью герметика и для связывания второй стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью герметика. 4 н. и 11 з.п. ф-лы, 1 табл.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к получению пакетов изолирующего стекла с использованием способа низкотемпературного прессования.
Предшествующий уровень техники
Пакеты изолирующего стекла (ИС), такие как блоки изолирующего стекла, и изолирующие рамные блоки часто включают пару стеклянных панелей, поддерживаемых в фиксированном пространственном положении относительно друг друга с помощью пространственной структуры (дистанционная рама) и уплотняющего устройства, которое распространяется вокруг периферии внутренних облицовочных поверхностей стеклянных листов, ограничивая уплотненное и изолированное пространство между стеклянными панелями. В случае изолирующих рамных пакетов дистанционная рама представляет собой составную часть каркаса рамы, причем стеклянные панели присоединены к дистанционной раме с помощью уплотняющей или клеящей композиции. Кроме того, уплотняющая или клеящая композиция используется для герметизации кромок пакета изолирующего стекла, для того чтобы обеспечить барьер, предотвращающий проникновение влаги внутрь этого пакета и возможную утечку из газового пространства термически изолирующих газов, подобных аргону.
В производстве пакетов изолирующего стекла используются различные конструкционные материалы, в том числе древесина, металлы (например, алюминий и сталь), полимеры, такие как поливинилхлорид и композиты (например, полимерные композиты, усиленные древесным волокном, и полимерные композиты, усиленные стекловолокном). Пакеты изолирующего стекла, которые включают термопластичную дистанционную раму (например, из поливинилхлорида), могут испытывать коробление и деформацию под действием повышенных температур, что приводит к остаточным напряжениям в контуре соединения, которые в последующем могут привести к потере целостности и уменьшению срока службы соединения, к увеличению вероятности образования трещин от напряжения и проникновения влаги в герметизированное пространство пакета. Накопление остаточных напряжений в контуре соединения усиливается за счет несоответствия коэффициентов термического расширения для разнородных субстратов (например, стеклянные панели и термопластичная дистанционная рама).
В настоящее время традиционные изолирующие стеклопакеты производят двухстадийным способом, в котором индивидуальный сборочный узел, состоящий из двух кусков стекла и дистанционной рамы, который называется «изолирующий стеклоблок», вставляется в каркас рамы, для того чтобы получить сборочный узел изолирующей рамы. Эту изолирующую раму вставляют в рамный каркас, чтобы получить окно. Обычно изолирующие стеклопакеты производятся в соответствии со способами, известными как «прямая экструзия», герметизация SWIGGLE и ручное торкретирование.
Ручное торкретирование включает нанесение герметика в полость, ограниченную двумя панелями стекла и дистанционной рамой. Этот герметик представляет собой двухкомпонентный герметизирующий состав, который наносится при комнатной температуре, или однокомпонентный герметик, который наносится при относительно высокой температуре (например, температура, по меньшей мере, 93,3°С). Для двухкомпонентного герметизирующего состава требуется дозирование, перемешивание и контроль соотношения двух компонентов. Кроме того, для двухкомпонентного герметика требуется время, необходимое для отверждения в достаточной степени, для того чтобы он был удобен в обращении, причем устройство, используемое для распределения герметика, периодически продувается, для того чтобы предотвратить его закупоривание. Для однокомпонентного герметика, который наносится в горячем состоянии, требуется высокая температура нанесения, что может создавать проблемы обеспечения безопасности. Ручное торкретирование часто используется для нанесения герметика на алюминиевые дистанционные рамы, которые обладают низкой термической стабильностью. По своей сути, ручное торкретирование приводит к относительно низкой производительности и, соответственно, к высоким затратам на единицу продукции. Оборудование для автоматизированного или полуавтоматизированного нанесения является дорогостоящим.
Бытовые изолирующие стеклопакеты часто производятся с использованием способа прямой экструзии, который известен под производственным наименованием INTERCEPT. Способ прямой экструзии описан, например, в патентах США 5177916 (Misera) и 6223414 В1 (Hodek). Прямая экструзия включает покрытие внутренней поверхности канала дистанционной рамы, которая обычно выполнена из металла. Часто на внутренней поверхности канала дистанционной рамы размещается осушающий материал. Этот осушающий материал используется для осушения газового пространства изолирующего стеклопакета и удаления возможных летучих химических веществ, которые могут привести к химической вуали в газовом пространстве пакета. По меньшей мере, один герметик наносится на три внешние стороны дистанционной рамы, причем пара стеклянных панелей с герметиком размещается на противоположных сторонах дистанционной рамы. Затем изолирующий стеклопакет проходит через печь, воздушное пространство которой нагрето до температуры выше 93,3°С, и через пресс, который расположен в печи для обеспечения адгезионного связывания стекла с дистанционной рамой. На изолирующий стеклопакет действует давление, равное, по меньшей мере, 35 кПа (5 фунтов на кв. дюйм). Повышенная температура и давление необходимы для обеспечения достаточной связи между стеклом и дистанционной рамой. Для приложения давления и движения пакета внутри печи предусмотрен роликовый конвейер.
Другой способ производства изолирующих стеклопакетов известен под производственным наименованием SWIGGLE, причем он включает применение материала типа жгута, в который входят герметик, осушающий материал и дистанционная рама. Этот жгут расположен между двумя стеклянными панелями и проходит через роликовую печь/пресс для обеспечения связывания стеклянных панелей вместе при температуре воздуха в печи, превышающей 71°С. Для способа с роликовой печью/прессом требуются относительно большие количества энергии и дополнительное оборудование для сложного производства и манипулирования горячими пакетами изолирующего стекла.
После получения блока изолирующего стекла он закрепляется в каркасе, эта операция называется «остекление». Обычно остекление выполняется одним из двух способов. В одном способе клеевая полоса или лента для остекления присоединяется к конструкции на профиле (то есть «стойке остекления») каркаса, и блок изолирующего стекла закрепляется на наружной поверхности ленты для остекления. Затем поверх блока изолирующего стекла вставляются ограничители остекления или оконная разделка для обеспечения статического давления на блок, уменьшения воздействия ультрафиолетового излучения и улучшения внешнего вида рамы.
В другом способе, который называется «герметизация с послойной укладкой», каркас рамы располагается горизонтально на устройстве X-Y послойной укладки, в котором обеспечивается непрерывное покрытие герметика вдоль стойки остекления. Затем блок изолирующего стекла закрепляется на кромке герметика, и ограничители остекления присоединяются к раме.
Разработана относительно новая конструкция окна, в которой применяется объединенная конструкция рамы, при помощи которой блок изолирующего стекла представляет собой объединенную часть рамы, то есть каркас и блок изолирующего стекла не являются отдельными компонентами. Имеется множество объединенных блоков изолирующего стекла, которые описаны, например, в патентах США №5653073 (Palmer), 6055783 (Guhl и др.), 6286288 (France) и 6401428 (Glover и др.).
В этих многочисленных промышленно доступных разработках обеспечивается некоторая гибкость в окончательной конструкции окна, а также в выборе материалов для изготовления окон. Однако в большинстве разработок применяются композиции герметика, с которыми для достижения желательных свойств продукта требуется использование повышенной температуры и давления, что приводит к относительно высоким энергетическим затратам. Кроме того, при нагревании может деформироваться дистанционная рама и каркас. Поэтому существует потребность в системах, в которых применяются композиции герметика, обеспечивающие связывание стеклянной панели с дистанционной рамой без использования повышенной температуры и давления.
Раскрытие сущности изобретения
В одном аспекте изобретение характеризует способ получения пакета изолирующего стекла, этот способ включает нанесение композиции герметика на поверхность дистанционной рамы, контактирование композиции герметика со стеклянной панелью и воздействие давления на пакет для связывания стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью композиции герметика, причем прилагаемое давление составляет приблизительно от 14 до 355 кПа (2-50 фунт/кв. дюйм) при температуре приблизительно от 15 до 60°С. В одном варианте осуществления способ дополнительно включает нанесение композиции герметика на вторую поверхность дистанционной рамы, контактирование композиции герметика на второй поверхности дистанционной рамы со второй стеклянной панелью и воздействие давления на пакет для связывания второй стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью композиции герметика, причем прилагаемое давление составляет приблизительно от 14 до 355 кПа (2-50 фунт/кв. дюйм) при температуре приблизительно от 15 до 60°С.
В другом варианте осуществления способ дополнительно включает одновременное нанесение композиции герметика, по меньшей мере, на две противоположных поверхности дистанционной рамы. В других вариантах осуществления способ дополнительно включает одновременное воздействие давления на первое оконное стекло и на второе оконное стекло. В некоторых вариантах осуществления нанесение композиции герметика включает распределение композиции герметика при температуре выше чем 90°С. В других вариантах осуществления нанесение композиции герметика включает распределение композиции герметика при температуре приблизительно от 50 до 150°С.
В одном варианте осуществления герметик обладает показателем пенетрации иглы приблизительно от 3,5 мм до менее чем 8,0 мм.
В некоторых вариантах осуществления давление прилагается под действием пресса, выбранного из группы, состоящей из тигельной печатной машины, вальцового пресса или их сочетания.
В других вариантах осуществления герметик включает аморфный поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, бутилкаучук, полиизобутилен и клеящий агент. В некоторых вариантах осуществления герметик дополнительно включает аморфный поли-альфа-олефин.
В одном варианте осуществления дистанционная рама является металлической. В других вариантах осуществления дистанционная рама включает полимер. В некоторых вариантах осуществления дистанционная рама вытягивается из каркаса рамы и объединена с каркасом рамы.
В других аспектах изобретение характеризует способ получения блока изолирующего стекла.
В некоторых вариантах осуществления способ дополнительно включает нанесение второй композиции герметика на каркас, контактирование второй композиции герметика с пакетом изолирующего стекла, полученным в пункте 1, и воздействие давления на каркас и пакет с целью связывания каркаса с пакетом с помощью второй композиции герметика. В одном варианте осуществления вторая композиция герметика включает аморфный поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, бутилкаучук, полиизобутилен и клеящий агент, причем композиция обладает показателем пенетрации иглы приблизительно от 3,5 мм до менее чем 8,0 мм. В некоторых вариантах осуществления пакет изолирующего стекла удовлетворяет требованиям к эксплуатационным параметрам по стандартам ASTM E774/773, класс С, ASTM E774/773, класс СВ, или даже ASTM Е774/773, класс СВА.
В одном варианте осуществления способ получения пакета изолирующего стекла включает нанесение композиции герметика на первую поверхность дистанционной рамы и на вторую поверхность дистанционной рамы, контактирование композиции герметика на первой поверхности дистанционной рамы с первым оконным стеклом, контактирование композиции герметика на второй поверхности дистанционной рамы со вторым оконным стеклом, воздействие давления на пакет при температуре окружающей среды приблизительно от 15 до 60°С с целью связывания первой стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью герметика; и воздействие давления на пакет при температуре окружающей среды приблизительно от 15 до 60°С с целью связывания второй стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью герметика. В одном варианте осуществления пакет изолирующего стекла удовлетворяет требованиям к эксплуатационным параметрам по стандарту ASTM E774/773, класс С. В другом варианте осуществления пакет изолирующего стекла удовлетворяет требованиям к эксплуатационным параметрам, по меньшей мере, по одному из стандартов ASTM E774/773, класс СВ, и ASTM E774/773, класс СВА. В некоторых вариантах осуществления при испытании пакета изолирующего стекла согласно стандарту ASTM E1887-97 в нем отсутствует видимый туман.
В некоторых вариантах осуществления давление, прилагаемое на первую линию связи между первым оконным стеклом и дистанционной рамой, составляет приблизительно от 14 до 710 кПа (2-100 фунт/кв. дюйм), а давление, прилагаемое на вторую линию связи между вторым оконным стеклом и дистанционной рамой, составляет приблизительно от 14 до 710 кПа. В других вариантах осуществления давление прилагается одновременно на первую линию связи и на вторую линию связи. В другом варианте осуществления состав композиции герметика на первой поверхности дистанционной рамы отличается от состава композиции герметика на второй поверхности.
В другом аспекте изобретение характеризует отверждаемую влагой композицию герметика, которая включает аморфный поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, бутилкаучук, полиизобутилен и клеящий агент, причем композиция обладает показателем пенетрации иглы приблизительно от 3,5 мм до менее чем 8,0 мм. В одном варианте осуществления композиция дополнительно включает аморфный поли-альфа-олефин. В некоторых вариантах осуществления композиция герметика характеризуется скоростью пропускания паров воды не более чем 1 г/м2 в сутки.
В других аспектах изобретение характеризует пакет изолирующего стекла, который включает блок изолирующего стекла, который включает a) первую стеклянную панель, b) вторую стеклянную панель, c) дистанционную раму и d) композицию герметика, причем первая стеклянная панель связывается с первой поверхностью дистанционной рамы с помощью композиции герметика, вторая стеклянная панель связывается со второй поверхностью дистанционной рамы с помощью композиции герметика, каркаса и второй композиции герметика, при этом блок изолирующего стекла связывается с каркасом с помощью второй композиции герметика, причем вторая композиция герметика включает аморфный поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, бутилкаучук, полиизобутилен и клеящий агент. В одном варианте осуществления вторая композиция герметика обладает показателем пенетрации иглы приблизительно от 3,5 мм до менее чем 8,0 мм. В некоторых вариантах осуществления первая композиция герметика включает аморфный поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, бутилкаучук, полиизобутилен и клеящий агент.
В другом аспекте изобретение характеризует пакет изолирующего стекла, который включает первую стеклянную панель, вторую стеклянную панель, дистанционную раму и композицию герметика, расположенную между первым оконным стеклом и дистанционной рамой и вторым оконным стеклом и дистанционной рамой, причем композиция герметика включает аморфный поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, бутилкаучук, полиизобутилен и клеящий агент.
Изобретение характеризует способ прессования в условиях окружающей среды для связывания стеклянной панели с субстратом (например, связывания стеклянной панели с дистанционной рамой в пакете изолирующего стекла) при температуре окружающей среды приблизительно от 15 до 60°С, с использованием давления, предпочтительно, приблизительно от 35 до 710 кПа или даже приблизительно от 35 до 355 кПа. Кроме того, изобретение характеризует отверждаемую влагой композицию герметика, которая характеризуется малой скоростью пропускания паров воды. В некоторых рецептурах отверждаемая влагой композиция герметика способна связывать стекло с субстратом при низкой температуре, под давлением приблизительно от 35 до 710 кПа или даже приблизительно от 35 до 355 кПа.
Другие характеристики и преимущества изобретения будут очевидны из следующего описания предпочтительных вариантов его осуществления и из формулы изобретения.
Подробное описание
Способ эффективен для получения разнообразных пакетов изолирующего стекла, в том числе, например, блоков изолирующего стекла и пакетов каркасных рам. Пакеты изолирующего стекла включают дистанционную раму, имеющую, по меньшей мере, две остекляемые поверхности (то есть поверхности, используемые для соединения оконного стекла), композицию герметика и, по меньшей мере, два оконных стекла, соединенных с дистанционной рамой с помощью композиции герметика, окружающих герметичный отсек. Пакет изолирующего стекла может включать осушитель, расположенный в герметичном отсеке. Дистанционная рама может включать канавку, например U-образную канавку, в которой размещается осушитель. Дистанционная рама может иметь такую конструкцию, что она вытягивается из каркаса и объединена с каркасом. В других вариантах осуществления дистанционная рама может представлять собой отдельную структуру, которая используется для создания блока изолирующего стекла, который затем дополнительно обрабатывается путем связывания блока изолирующего стекла с каркасом рамы. Примеры объединенных многопанельных оконных блоков и рамных пакетов описаны в патентах США №6286288 (France), 6055783 (Guhl и др.), 6401428 (Glover и др.), 5653073 (Palmer) и 5177916 (Misera и др.) и публикации РСТ №WO 99/14169 (Guhl и др.) и WO 98/25001 (France), которые включены в это изобретение.
Способ включает нанесение композиции герметика на поверхность дистанционной рамы, контактирование композиции герметика со стеклянной панелью и воздействие давления на стеклянную панель для связывания стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью композиции герметика, причем прилагаемое давление составляет приблизительно от 14 до 710 кПа или даже от 14 до 355 кПа при температуре окружающей среды приблизительно от 15 до 60°С. Предпочтительно, полученный пакет подвергают начальному сдвигающему усилию, по меньшей мере, 14 кПа или даже 70 кПа и, предпочтительно, конечному сдвигающему усилию, по меньшей мере, 70 кПа или даже 105 кПа через 12 недель.
Композиция герметика может быть нанесена на поверхность остекления, например на поверхность дистанционной рамы, периметр стеклянной панели, которая расположена поверх дистанционной рамы, или на обе поверхности. Композиция герметика может быть нанесена на поверхность остекления, используя любое подходящее устройство для нанесения покрытия, в том числе, например, ручной пистолет для склеивания, экструдер, линейный экструдер, другие формы валиков экструдера, автоматизированное оборудование для нанесения и их сочетание. Кроме того, композиция герметика может быть нанесена одновременно на различные части дистанционной рамы или стеклянной панели с использованием, по меньшей мере, двух устройств для нанесения покрытия.
Предпочтительно, нанесение включает распределение герметика в виде расплава при температуре приблизительно от 50 до 150°С, приблизительно от 60 до 150°С или даже приблизительно от 75 до 115°С.
Затем стеклянная панель располагается против герметика и дистанционной рамы. Расположение герметика между стеклянной панелью и дистанционной рамой в этом изобретении называется «линией связи» герметика.
Затем к пакету прилагается давление, для того чтобы соединить стеклянную панель с дистанционной рамой. Предпочтительно, давление, прилагаемое к герметику, составляет приблизительно от 14 до 355 кПа при температуре окружающей среды приблизительно от 15 до 60°С в течение достаточного времени, для того чтобы соединить стеклянную панель с дистанционной рамой. Выдержка времени, то есть время, в течение которого к линии связи прилагается давление, составляет от 1 до 60 секунд или даже от 2 до 30 секунд.
Давление на пакет может прилагаться под действием пресса различной конструкции, включающей, например, тигельную печатную машину, вальцовый пресс или их сочетания. Этот пресс имеет такие размеры, чтобы обеспечить достаточную площадь контакта для приложения вполне равномерного усилия по всей линии связи.
Этот пресс может иметь такую конструкцию и расположение, чтобы принимать пакет изолирующего стекла, расположенный горизонтально или вертикально. Давление может прилагаться к линии связи герметика с одной стороны пакета или одновременно с противоположных сторон пакета.
Пакеты изолирующего стекла, которые выходят со стадии прессования и имеют прочность, достаточную для манипулирования, могут быть дополнительно обработаны немедленно и/или отправлены на распределение.
Пакет изолирующего стекла может включать вентиляционные отверстия, которые обеспечивают сообщение между замкнутым воздушным пространством и окружающей атмосферой. После стадии прессования эти вентиляционные отверстия герметизируются. Целесообразные герметики включают полиизобутилен и другие композиции, для которых скорость пропускания паров воды составляет меньше чем 1 г/м2 в сутки. В некоторых вариантах осуществления изолирующее пространство заполняется газообразным тепловым изолятором (например, воздухом, аргоном, криптоном и их сочетаниями) через вентиляционное отверстие в пакете до герметизации вентиляционного отверстия. Пример такого способа описан, например, в патенте США 6055783 (Guhl и др.).
Этот способ может быть использован для получения герметизированных пакетов изолирующего стекла, в которых герметик эксплуатируется в условиях окружающей среды. Пакеты изолирующего стекла, которые получены в соответствии с этим способом, при испытании согласно стандарту ASTM E774-88, озаглавленному "Стандартные технические условия для герметизированных блоков изолирующего стекла (Standard Specification for Sealed Insulating Glass Units)," в сочетании с ASTM E773-97, озаглавленном "Стандартные методы испытания на старение герметизированных блоков изолирующего стекла (Standard Test Method for Accelerated Weathering of Sealed Insulating Glass Units)," в последующем именуется как "ASTM E774/773," предпочтительно, удовлетворяют требованиям к эксплуатационным параметрам по классу С, требованиям к эксплуатационным параметрам по классу СВ или даже требованиям по классу СВА. Герметик, который может быть использован в конструкции пакетов изолирующего стекла, при испытании согласно стандарту ASTM E1887-97, озаглавленному "Стандартные методы испытания для определения тумана (Standard Test Method for Fog Determination)," обеспечивает отсутствие видимого тумана.
Предпочтительно, композиция герметика обладает показателем пенетрации иглы приблизительно, по меньшей мере, от 3,5 мм до менее чем 8,0 мм или даже от 4,0 мм до 6,0 мм при испытании с нагрузкой 100 г. Композиция герметика характеризуется скоростью пропускания паров воды меньше, чем приблизительно 10 г/м2 в сутки, меньше чем 1 г/м2 в сутки или даже меньше чем 0,51 г/м2 в сутки для пленки толщиной 60 мил (1,52 мм). Кроме того, композиция герметика предпочтительно имеет окончательную твердость по шкале Шора А приблизительно меньше чем 35, или даже меньше чем 30 по шкале Шора А. Предпочтительно, композиция герметика имеет показатель адгезионного разрушения меньше чем 50%, меньше чем 20% или даже не подвергается адгезионному разрушению. Предпочтительно, композиция герметика имеет показатель конечного сдвигающего усилия, по меньшей мере, 35 кПа, по меньшей мере, 71 кПа или даже 106 кПа через 12 недель.
Одна эффективная композиция герметика включает поли-альфа-олефин с силановой функциональной группой, компонент термопластичного эластомера, содержащий полиизобутилен и бутилкаучук, и клеящий агент. Особенно удобные аморфные поли-альфа-олефины с силановой функциональной группой являются либо полностью аморфными, либо имеют низкую степень кристалличности. В одном варианте осуществления степень кристалличности составляет не более чем 25%, которая определяется методом дифракции рентгеновских лучей. Удобные аморфные поли-альфа-олефины с силановой функциональной группой производятся из аморфного поли-альфа-олефина и источника силана. Удобные аморфные поли-альфа-олефины включают гомополимеры, сополимеры и тройные полимеры, включающие, например, атактический полипропилен, атактический поли-1-бутен и их сочетания. Аморфные поли-альфа-олефины могут быть статистическими или блочными сополимерами. Другие подходящие аморфные поли-альфа-олефиновые полимеры включают, например, гомогенные существенно линейные этилен-альфа-олефиновые сополимеры мономеров, в том числе, например, пропилен, 1-бутен, 1-пентен, 3-метил-1-бутен, 1-гексен, 3-метил-1-пентен, 4-метил-1-пентен, 3-этил-1-пентен, 1-октен, 1-децен и 1-ундецен; аморфные сополимеры с другими олефинами (например, этилен, 1-бутен, 1-пентен, 1-гексен, 4-метил-1-пентен, 1-октен и 1-децен), содержащие пропилен в качестве основного компонента, аморфные сополимеры с другими олефинами (например, этилен, пропилен, 1-пентен, 1-гексен, 4-метил-1-пентен, 1-октен, 1-децен и т.п.), содержащие 1-бутен в качестве основного компонента; и их сочетания. Предпочтительные аморфные полимеры на основе олефинов включают атактический полипропилен, аморфные сополимеры пропилена/этилена и аморфные сополимеры пропилена/1-бутена.
Один пример полезного класса аморфных поли-альфа-олефинов включает сополимеры и тройные полимеры, произведенные из альфа-олефинов (от 0% до 95 мас.%), имеющих от 4 до 10 атомов углерода (в других вариантах осуществления от 3% до 95 мас.%), от 5% до 100 мас.% пропана (в других вариантах осуществления от 5% до 97 мас.%) и от 0 до 20 мас.% этана, как описано, например, в патенте США №5994474.
В одном варианте осуществления силан, который будет прививаться на аморфный поли-альфа-олефин, имеет две или три алкоксигруппы, связанные непосредственно с кремнием, и, по меньшей мере, одну функциональную группу, содержащую олефиновую двойную связь. Подходящие примеры включают винилтриметоксисилан, винилтриэтоксисилан, винил-трис(2-метоксиэтокси)силан, 3-метакрилоксипропилтриметоксисилан, 3-метакрилоксипропилтриэтоксисилан, винилдиметилметоксисилан и винилметилдибутоксисилан.
Количество силана для прививки на аморфном поли-альфа-олефине составляет приблизительно от 0,1% до 10 мас.%, приблизительно от 2% до 6 мас.% или даже приблизительно от 3% до 5% мас.%, в расчете на аморфный поли-альфа-олефин.
Для прививки на аморфном поли-альфа-олефине может быть использован любой известный способ прививки силана, в том числе, например, методы из раствора и из расплава (например, используя подходящее количество донора свободных радикалов). Удобные способы получения силилированных аморфных поли-альфа-олефинов описаны, например, в US 5994474 и в DE 4000695, которые включены в это изобретение. Подходящие примеры доноров свободных радикалов включают диацилпероксиды, такие как дилаурилпероксид и дидеканоилпероксид, алкиловые перэфиры кислот, такие как трет-бутиловый эфир перокси-2-этилгексановой кислоты, перкетали, такие как 1,1-ди(трет-бутилперокси)-3,3,5-триметилциклогексан или 1,1-ди(трет-бутилперокси)циклогексан, дилкилпероксиды, такие как трет-бутил-кумилпероксид, ди(трет-бутил)пероксид и дикумилпероксид, доноры С-радикалов, в том числе, например, 3,4-диметил-3,4-дифенилгексан, 2,3-диметил-2,3-дифенилбутан, и азосоединения (например, 2,2-азо-ди(2-ацетоксипропан)).
Предпочтительно, аморфный поли-альфа-олефин имеет среднечисленную молекулярную массу (Мn), равную приблизительно от 7000 до 14000, средневесовую молекулярную массу (Mw) - приблизительно от 35000 до 90000, Z-среднюю молекулярную массу (Mz) - приблизительно от 13000 до 33,000 и полидисперсность (MWD), равную приблизительно от 4,9 до 6,2.
Предпочтительные аморфные поли-альфа-олефины с силановой функциональной группой включают аморфные поли-альфа-олефины с силановой функциональной группой, которые являются промышленно доступными под торговой маркой VESTOPLAST от фирмы DeGussa-Huls (Германия), в том числе, например, аморфные поли-альфа-олефины с силановой функциональной группой VESTOPLAST 206V.
Количество поли-альфа-олефина с силановой функциональной группой, присутствующего в композиции, составляет приблизительно от 5% до 80 мас.%, приблизительно от 15% до 50 мас.% или даже приблизительно от 25% до 40 мас.%.
Предпочтительно, компонент термопластичного эластомера композиции включает полиизобутилен в количестве, по меньшей мере, 10 мас.%, по меньшей мере, 15 мас.% или даже не больше чем 70 мас.%, и бутилкаучук в количестве приблизительно от 5 до 40 мас.% или даже приблизительно от 10 до 30 мас.%. Примеры подходящих промышленно доступных бутилкаучуков включают изобутилен-изопреновые сополимеры, доступные под серийным торговым наименованием Бутилкаучук, в том числе BUTYL 268 и BUTYL 065 от фирмы ExxonMobil Chemical Co. (г. Houston, шт. Texas). Примеры подходящих промышленно доступных полиизобутиленов включают полиизобутилены, доступные под торговьм наименованием OPPANOL В12 от фирмы BASF (Germany) под серийным торговым наименованием VISTANEX от фирмы ExxonMobil, в том числе VISTANEX LMMS.
Другие полезные термопластичные эластомеры включают, например, этилен/пропилен/диеновый каучук (т.е. EPDM каучук) и его сочетания. Другие подходящие термопластичные эластомеры включают, например, поли(простой)эфирамидные блочные сополимеры, полиэфиры, бутадиен-стирольные эластомеры, включающие, например, А-В, А-В-А, A-(B-A)n-B, (A-B)n-Y, и радиальные блок-сополимеры и их привитые версии, в которых А блок(блоки) представляет собой поливинилароматический блок (например, стирол), а В блок представляет собой каучуковый средний блок (например, изопрен, бутадиен, этилен-бутилен и этилен-пропилен) (например, стирол-бутадиен-стирольные блок-сополимеры, стирол-изопрен-стирольные блок-сополимеры, стирол-этилен-бутилен-стирольные блок-сополимеры, стирол-этилен-пропилен-стирольные блок-сополимеры), полиуретановые эластомеры, полиолефиновые эластомеры, эластомерный этилен-винилацетат и их смеси.
Полезные промышленно доступные термопластичные эластомеры включают, например, этилен-пропиленовые сополимеры, доступные под серийным торговым наименованием VISTALON, в том числе, например, VISTALON 404, от фирмы Еххоn Chemical Co.; стирол-этилен/бутилен-стирольные блок-сополимеры, доступные под серийным торговым наименованием KRATON G, в том числе, например, KRATON G-1652 и G-1657, от фирмы Kraton Polymers (Houston, Texas); стирол-бутадиен-стирольные и стирол-изопрен-стирольные блок-сополимеры, доступные под серийным торговым наименованием KRATON D, в том числе, например, KRATON D-1111 и D-1112, от фирмы Kraton Polymers; силан-терминальные блок-сополимеры, доступные под серийным торговым наименованием KRATON SKFG101 от фирмы Kraton Polymer; и стирол-бутадиен-стирольные и стирол-изопрен-стирольные блок-сополимеры, доступные под серийным торговым наименованием VECTOR, в том числе, например, VECTOR 4112, 4114 и 4411, от фирмы Dexco Polymer (Houston, Texas).
Компонент термопластичного эластомера может присутствовать в композиции в количестве приблизительно от 10% до 75 мас.%, приблизительно от 20% до 70 мас.% или даже приблизительно от 30% до 60 мас.%.
Эти композиции необязательно включают аморфный поли-альфа-олефин. Подходящие аморфные поли-альфа-олефины включают аморфные поли-альфа-олефины, приведенные выше в связи с получением аморфных поли-альфа-олефинов с силановой функциональной группой. Предпочтительно, количество аморфного поли-альфа-олефина, присутствующего в композиции, составляет приблизительно от 0% до 30 мас.% или даже приблизительно от 10% до 20 мас.%.
Другие полезные термопластичные полимеры включают полиалкилены (например, полиэтилен, полипропилен и полибутилен), поли(альфа)олефины, включающие, например, гомополимеры, сополимеры и тройные полимеры алифатических моно-1-олефинов (альфа-олефины) (например, поли(альфа)олефины, содержащие от 2 до 10 атомов углерода), гомогенных линейных или практически линейных сополимеров этилена, имеющих, по меньшей мере, один альфа-олефин от С3 до С20, полиизобутилены, поли(алкиленоксиды), поли(фенилендиаминтерефталамид), полиэфиры (например, полиэтилентерефталат), полиакрилаты, полиметакрилаты, полиакриламиды, полиакрилонитрилы, сополимеры акрилонитрила и мономеры, в том числе, например, бутадиен, стирол, полиметилпентен, и полифениленсульфид (например, стирол-акрилонитрильный, акрилонитрил-бутадиен-стирольный, акрилонитрил-стирол-бутадиеновый каучуки), полиимиды, полиамиды, сополимеры винилового спирта и этиленовоненасыщенных мономеров, поливинилацетат (например, этилен-винилацетат), поливиниловый спирт, гомополимеры и сополимеры хлористого винила (например, поливинилхлорид), тройные полимеры этилена, монооксида углерода и эфира акриловой кислоты или винилового мономера, полисилоксаны, полиуретаны, полистирол, и их сочетания, и гомополимеры, сополимеры и их тройные полимеры, и их смеси. Другие полезные классы термопластичных полимеров включают асфальты, битумы, сырые каучуки, фторированные каучуки и смолы целлюлозы.
Предпочтительные термопластичные сополимеры включают этилен-винилацетат, имеющий содержание винилацетата приблизительно от 10% до 60 мас.% и индекс расплава приблизительно от 0,2 до 1000 или даже содержание винилацетата приблизительно от 18% до 50 мас.% и индекс расплава приблизительно от 0,2 до 500.
Полезные промышленно доступные термопластичные полимеры включают, например, атактические полимеры полипропилена, доступные под серийным торговым наименованием REXTAC, в том числе, например, REXTAC RT 2535 и RT 2585, от фирмы Rexene Products Co. (Dallas, Texas) и под серийным торговым наименованием EASTOFLEX, включая, например, EASTOFLEX E1060 и Е1003, от фирмы Eastman Chemical Со. (Kingsport, Tennessee); полиэтиленовые полимеры, доступные под серийным торговым наименованием EPOLENE С от фирмы Eastman Chemical Co.; сополимеры этилена-винилацетата, доступные под серийным торговым наименованием ATEVA от фирмы AT Plastics (Brampton, Ontario, Canada), в том числе ATEVA 4030МС и ATEVA 1850, под серийным торговым наименованием ELVAX от фирмы DuPont de Nemours (Wilmington, Delaware) и под серийным торговым наименованием ULTRATHENE от фирмы Millennium Petrochemicals (Rolling Meadows, Illinois); сополимеры этилена с метилакрилатом, доступные под серийным торговым наименованием ОРТЕМА от фирмы Exxon Chemical Со. (Houston, Texas); сополимеры этилена с н-бутилакрилатом, доступные под серийным торговым наименованием LOTRYL от фирмы Elf Atochem North America (Philadelphia, Pennsylvania), под серийным торговым наименованием ESCORENE от фирмы Exxon Chemical Co. и под серийным торговым наименованием ENATHENE от фирмы Millennium Petrochemicals; тройные полимеры этилен-н-бутилакрилат-монооксид углерода, доступные под серийным торговым наименованием ELVALOY от фирмы DuPont; термопластичные полиуретановые полимеры, доступные под серийным торговым наименованием PEARLSTICK от фирмы Aries Technologies (Deny, New Hampshire, агент по продаже - фирма Merquinsa, Barcelona, Spain); полимеры бутилен/поли(алкиленовый эфир)фталата, доступные под серийным торговым наименованием HYTREL от фирмы DuPont; этилен-акрилатные сополимеры, также доступные под серийным торговым наименованием ELVALOY от DuPont; и акриловые полимеры, доступные под серийным торговым наименованием ELVACITE от фирмы ICI Acrylics (St. Louis, Missouri).
Полезные промышленно доступные гомогенные линейные или существенно линейные сополимеры этилена, содержащие, по меньшей мере, один альфа-олефин С3-С30 и имеющие полидисперсность меньше, чем приблизительно 2,5, включают, например, этилен-бутеновый сополимер EXACT 5008, этилен-пропиленовый сополимер EXXPOL SLP-0394, этилен-гексеновый сополимер EXACT 3031 от фирмы Exxon Chemical Co. (Houston, Texas) и этилен/1-октеновые сополимеры, доступные под серийными торговыми наименованиями AFFINITY, INSIGHT и ENGAGE от фирмы Dow Chemical Co. (Midland, Michigan).
Композиция может содержать термопластичный компонент, который включает термопластичный эластомер, термопластичный полимер или их сочетание, в количестве приблизительно от 5% до 75 мас.%, приблизительно от 5% до 60 мас.% или даже приблизительно от 10% до 30 мас.%.
Предпочтительные клеящие агенты имеют температуру размягчения, измеренную методом «кольца и шара», приблизительно от 50°С до 150°С, в других вариантах осуществления приблизительно от 80°С до 120°С. Предпочтительно, клеящий агент не содержит групп, с которыми могут взаимодействовать силанольные группы силилированного аморфного поли-альфа-олефина. Примеры подходящих клеящих агентов включают алифатические, циклоалифатические, ароматические, алифатически-ароматические, ароматически модифицированные алициклические и алициклические углеводородные смолы и их модифицированные варианты и гидрированные производные; терпены (политерпены), модифицированные терпены (например, фенольно-модифицированные терпеновые смолы) и их гидрированные производные и смеси; альфа-метилстирольные смолы и их гидрированные производные; и их сочетания. Другие полезные клеящие агенты раскрыты, например, в патенте US №6355317 и включены в это изобретение.
Другие клеящие агенты включают природные и модифицированные канифоли, такие как живичная канифоль, экстракционная канифоль, канифоль таллового масла, дистиллированная канифоль, полностью или частично гидрированная канифоль, димеризованная канифоль и полимеризованная канифоль, сложные эфиры канифоли, включающие, например, сложные эфиры глицерина и пентаэритрита с природными и модифицированными канифолями (например, сложные эфиры глицерина и палевого масла, экстракционной канифоли, сложные эфиры глицерина и гидрированной канифоли, сложные эфиры глицерина и полимеризованной канифоли, сложные эфиры пентаэритрита и гидрированной канифоли и фенольно-модифицированные сложные эфиры пентаэритрита и канифоли); альфа-метилстирольные смолы и их гидрированные производные; низкомолекулярная полимолочная кислота; и их сочетания.
Подходящие промышленно доступные клеящие агенты включают, например, частично гидрированные циклоалифатические смолы нефтяных углеводородов, доступные под серийным торговым наименованием EASTOTAC, в том числе, например, EASTOTAC Н-100, Н-115, Н-130 и Н-142, от фирмы Eastman Chemical Co. (Kingsport, Tennessee), доступные в сортах Е, R, L и W, которые имеют различную глубину гидрирования, от наименее гидрированного (Е) до наиболее гидрированного (W), под серийным торговым наименованием ESCOREZ, в том числе, например, ESCOREZ 1310, ESCOREZ 5300 и ESCOREZ 5400, от фирмы Exxon Chemical Co. (Houston, Texas), и под торговым наименованием HERCOLITE 2100 от фирмы Hercules (Wilmington, Delaware); частично гидрированные модифицированные ароматические смолы нефтяных углеводородов, доступные под торговым наименованием ESCOREZ 5600 от фирмы Exxon Chemical Co.; алифатические-ароматические смолы нефтяных углеводородов, доступные под торговым наименованием WINGTACK EXTRA от фирмы Goodyear Chemical Co. (Akron, Оhiо); стирольно-терпеновые смолы, произведенные из d-лимонена, доступные под торговым наименованием ZONATAC 105 LITE от фирмы Arizona Chemical Co. (Panama City, Florida); гидрированные ароматические смолы нефтяных углеводородов, доступные под торговым наименованием REGALREZ 1094 от фирмы Hercules; и альфа-метилстирольные смолы, доступные под торговыми наименованиями KRISTALEX 3070, 3085 и 3100, которые имеют температуру размягчения соответственно 70°С, 85°С и 100°С, от фирмы Hercules.
Предпочтительно, клеящий агент присутствует в композиции в количестве приблизительно от 5 до 60 мас.%, приблизительно от 10 до 50 мас.% или даже приблизительно от 10 до 30 мас.%.
Кроме того, композиция может включать содержащий силан сочетающий агент, который также называется «силановый промотор адгезии». Примеры содержащего силан сочетающего агента включают 3-глицидилоксипропилтриалкоксисилан, 3-акрилоксипропилтриалкоксисилан, 3-аминопропилтриалкоксисилан, винилтриалкоксисилан, N-аминоэтил-3-аминопропилметилдиалкоксисилан, фениламинопропилтриалкоксисилан, аминоалкилтриалкоксидисилан, аминоалкилизобутилметоксисилан и их сочетания.
Полезные промышленно доступные содержащие силан сочетающие агенты доступны, например, под серийным торговым наименованием SILQUEST, в том числе, например, SILQUEST Y-1159, SILQUEST A-1170, SILQUEST A-1110, SILQUEST Y-9669 и SILQUEST A-15, от фирмы OSi Specialities-Crompton Соrp. (Greenwich, Connecticut), под серийным торговым наименованием DYNASILAN, в том числе, например, DYNASILAN 1189 N-(н-бутил)аминопропилтриметоксисилан и DYNASILAN МТМО 3-меркаптопропилтриметоксисилан, которые оба доступны от фирмы Degussa Corp. (Naperville, Illinois), под торговым наименованием A-189 гамма-меркаптопропилтриметоксисилан от фирмы OSi Specialities-Crompton Corp. и трис(3-триметоксисилпропил)-изоцианурат от фирмы Gelest, Inc. (Morrisville, Penn).
Предпочтительно, содержащий силан сочетающий агент присутствует в композиции в количестве приблизительно от 0 до 5 мас.%, приблизительно от 0,2 до 2 мас.% или даже приблизительно от 0,4 до 1 мас.%.
Кроме того, композиция может включать другие добавки, в том числе, например, наполнители (например, диоксид кремния, осажденный диоксид кремния, тальк, карбонат кальция, технический углерод, алюмосиликаты, глину, цеолиты, керамику, слюду, диоксид титана и их сочетания), воски, пластификаторы, термические стабилизаторы, светостабилизаторы (например, стабилизаторы и поглотители УФ-излучения), оптические осветлители, антистатики, смазки, антиокислители, катализаторы, реологические модификаторы, биоциды, ингибиторы коррозии, обезвоживающие агенты, органические растворители, окрашивающие агенты (например, пигменты и красители), поверхностно-активные вещества, антиадгезивы, агенты зародышеобразования, огнезащитные агенты и их сочетания. Тип и количество других добавок выбирают с целью минимизировать количество влаги, которая может вызвать преждевременное отверждение герметика.
Предпочтительные пластификаторы включают парафиновые масла, нафтеновые масла, низкомолекулярный полибутен-1, низкомолекулярный полиизобутилен и их сочетания.
В эту композицию может быть добавлен ускоритель сшивки, для того чтобы увеличить скорость сшивки. Полезные ускорители сшивки включают, например, оловоорганические соединения, в том числе, например, дикарбоксилаты диалкилолова (например, дилаурат дибутилолова и диацетат дибутилолова), карбоксилаты олова, третичные амины, оловянные соли карбоновых кислот, например, октоат и ацетат двухвалентного олова, тетрабутилдиолеатодистанноксан, соединения титана, кремнийорганические титанаты, алкилтитанаты и алкоксиды металлов (например, изопропоксид алюминия и изопропоксид циркония) и их сочетания.
Другие полезные классы композиций герметика, подходящие для использования в низкотемпературном прессовании, включают, например, полиуретаны, полиизобутилены, бутилкаучуки, эластомеры, натуральный и синтетический каучук, силиконы, полисульфиды, акрилаты и их сочетания. Предпочтительные композиции герметика содержат соединения с полярными реакционноспособными группами (например, алкокси -, уретановая, сложноэфирная, меркапто - и их сочетания) с целью обеспечения достаточного химического или полярного связывания с целевыми субстратами (например, поливинилхлорид и стекло).
Эффективные осушители поглощают влагу, летучие органические вещества или их сочетания из замкнутого пространства, ограниченного дистанционной рамой и стеклянными панелями стеклопакета. Осушитель может быть предоставлен в различных формах и может быть размещен в канале пакета изолирующего стекла, на поверхности дистанционной рамы пакета изолирующего стекла и их сочетаний. Предпочтительно, матрицы осушителя могут быть распределены при температуре окружающей среды или даже при температуре от 15 до 30°С. Полезные адсорбирующие компоненты матрицы осушителя включают, например, поглотители влаги, поглотители низкомолекулярных органических веществ и их сочетания, включающие, например, природные цеолиты (например, шабазит, гумеринит, левинит, эринит, морденит и анальцит), молекулярные сита, силикагель, магнийсиликатный гель, алюмосиликатный гель, активированный углерод, активированный оксид алюминия и их сочетания. Особенно эффективные адсорбирующие компоненты включают молекулярное сито 13Х, которое способно удалять влагу и летучие органические вещества, и молекулярные сита 3А и 4А. Целесообразно, адсорбирующие компоненты имеют вид порошка с размером частиц от 50 до 100 меш (0,126 мм) или даже меньше чем 50 меш (0,25 мм).
Различные композиции и конструкции матрицы осушителя описаны, например, в патентах США №5510416 (Meyer и др.), 5632122 (Sprinks), 5503884 и 5436040 (Lafond). Промышленно доступные композиции матрицы осушителя включают, например, матрицу осушителя TL-5042M, применяемую для окружающей среды, от фирмы Н.В. Fuller Company (Vadnais Heights, Minnesota), матрицу осушителя PRC 525, применяемую для окружающей среды, от фирмы PRC (Burbank, California) и матрицу осушителя HL-5157, применяемую для окружающей среды, от фирмы Н.В. Fuller Company.
Пакет изолирующего стекла также может включать барьер для паров. Этот барьер для паров замедляет и, предпочтительно, предотвращает поступление летучих органических веществ, влаги или их сочетания в замкнутое воздушное пространство. Барьер для паров может быть расположен на дистанционной раме, для того чтобы предотвратить выход летучих органических веществ из дистанционной рамы в замкнутое воздушное пространство. Кроме того, барьер для паров может быть расположен, по меньшей мере, на одной остекленной поверхности, для предотвращения поступления влаги в замкнутое воздушное пространство, в области между стеклянной панелью и дистанционной рамой. Композиция герметика может выполнять функцию барьера для паров, или барьер для паров может представлять собой отдельную композицию или структуру. Этот барьер для паров может иметь форму покрытия, фольги, полосы и их сочетания и может включать металл, пластик, керамику и их сочетания. Различные композиции или структуры барьера для паров раскрыты, например, в патентах США №6463706 и 4015394.
Кроме того, пакет изолирующего стекла может включать оконную разделку. Оконная разделка, которая также известна как «ограничитель остекления», может обеспечивать визуальный барьер для дистанционной рамы или линии связи, образовавшейся за счет герметика в месте связи между стеклянной панелью и дистанционной рамой. Альтернативно, или в дополнение, в ходе процесса производства оконная разделка может временно удерживать на месте стеклянную панель, обеспечивая отверждение герметика.
Стеклопакет изолирующего стекла может включать закаленное стекло, цветное стекло, зеркальное стекло, пуленепробиваемое стекло или другие специальные стекла.
В некоторых вариантах осуществления пакета изолирующего стекла, по меньшей мере, один компонент, например каркас пакета изолирующего стекла, может быть полым или сплошным и может быть выполнен из разнообразных материалов, включающих, например, древесину, металл (например, алюминий и сталь), термопластичные, термоотверждаемые композиты (например, композиты древесины и полимера (например, поливинилхлорид), усиленные стекловолоконные композиты) и их сочетания. Каркас может быть выполнен с использованием разнообразных способов, включающих, например, прокатку, прессование, экструзию, одноосное ориентирование и их сочетания.
Теперь это изобретение будет описано с помощью следующих примеров.
ПРИМЕРЫ
Методики испытаний
Методики испытаний, применяемые в примерах, включают следующие.
Испытание адгезионного связывания со стеклом
Пленочную композицию герметика прессуют при 100°С до пленки, имеющей толщину от 40 до 60 мил (1 мил = 25,4 мкм). Часть пленки герметика размером 3·0,25 дюйм прессуют на куске стекла размером 3·1 дюйм (1 дюйм = 2,54 см). Сверху пленки герметика прессуют дистанционную раму 2·1,5 дюйм. Вторую часть пленки герметика размером 3·0,25 дюйм, имеющую толщину от 40 до 60 мил, прессуют на куске стекла размером 3·3 дюйм и затем прижимают вручную со стороны пленки против дистанционной рамы. Затем образцы помещают в печь, которая подогрета до температуры 120°С. Оправку, содержащую образец для испытания, выдерживают 10 минут в печи, в которой поддерживается температура 120°С. Затем оправку удаляют из печи и охлаждают. Затем образец для испытания удаляют из оправки и охлаждают в течение ночи.
Кондиционирование
Одна неделя при комнатной температуре. Образец для испытания, полученный в соответствии с испытанием адгезионного связывания со стеклом, выдерживают при комнатной температуре и при относительной влажности приблизительно 50% в течение одной недели до испытания.
Одна неделя смачивания водой. Образец для испытания, полученный в соответствии с испытанием адгезионного связывания со стеклом, помещают в деионизированную воду при комнатной температуре в течение одной недели и затем удаляют и сушат до испытания.
Одна неделя предварительного кондиционирования. Образец для испытания, полученный в соответствии с испытанием адгезионного связывания со стеклом, кондиционируют при температуре 60°С и при относительной влажности 100% в течение одной недели до испытания.
После кондиционирования образцы исследуют с целью определения доли (в %) адгезионного разрушения стекла для каждой связи при различных условиях кондиционирования. Приведены значения усредненного адгезионного разрушения (в %).
Прочность при сдвигающем усилии
Прочность при сдвигающем усилии определяют в соответствии со стандартом ASTM С-961-01, озаглавленном "Стандартный метод испытания для определения прочности при сдвигающем усилии для герметиков горячего нанесения (Standard Test Method for Lap Shear Strength of Hot Applied Sealants)," за исключением того, что образец для испытания получают следующим образом. Пленку композиции герметика размером 1·1 дюйм, имеющую толщину от 50 до 60 мил (1 мил = 25,4 мкм), помещают на куске алюминия размером 4·1 дюйм. Сверху пленки помещают кусок стекла размером 1·3 дюйм и затем сильно прижимают вручную против пленки (с максимальным усилием).
Суточное сдвигающее усилие измеряют через 24 часа после приготовления образца для испытания. Конечное сдвигающее усилие измеряют через 12 недель после приготовления образца для испытания.
Показатель пенетрации иглы
Показатель пенетрации иглы определяют согласно стандарту ASTM D5. Применяется игла весом 50 г и груз весом 22,7 кг (50 фунтов). Образец имеет достаточную толщину, для того чтобы при полной пенетрации в образец игла касалась образца, но не лежащего ниже субстрата. Это испытание проводят при 25°С.
Пример 1
Композицию герметика примера 1 получают путем последовательной загрузки, при малой скорости перемешивания, следующих компонентов в смеситель с сигмоидной мешалкой, который подогрет до температуры 120°С и снабжен вакуумным насосом: 120 г бутилкаучука марки BUTYL 065 (фирма Exxon Mobil Chemical Co., Houston, Texas), 120 г полиизобутилена VISTANEX LM (ExxonMobil), 89,4 г аморфного этилен/пропиленового сополимера EASTOFLEX E1003 (Eastman Chemical Co., Kingsport, Tennessee), 198,8 г смолы ESCOREZ 1310LC resin (ExxonMobil Chemical Co., Houston, Texas) и 1,8 г черного пигмента MONARCH 120 (фирма Cabot, Pittsburgh, Pennsylvania). В течение всего процесса поддерживают температуру в мешалке равной 120°С. Включают вакуумный насос и композицию перемешивают 30 минут с малой скоростью. Затем в течение 30 минут в смесь добавляют 250 г силанизированного аморфного поли-альфа-олефина VESTOPLAST 206V (фирма Degussa-Huls, Germany) при малой скорости перемешивания, в вакууме, и после этого в течение 15 минут добавляют 0,16 г дилаурата дибутилолова при малой скорости перемешивания, в вакууме.
Пример 2
Композицию герметика примера 2 получают в соответствии со способом примера 1 за исключением того, что используют компоненты и их количества, указанные в таблице 1. Композиции примеров 1 и 2 испытывают, определяя начальное сдвигающее усилие, конечное сдвигающее усилие, скорость пропускания паров воды, начальную твердость, конечную твердость и адгезионное разрушение, используя указанные выше методы испытаний. Результаты приведены в таблице 1. Композиции из примеров 1 и 2 испытывают в соответствии с методом испытания ускоренного старения, причем они проходят это испытание.
| Таблица 1 | ||
| Компонент | 1 | 2 |
| VESTOPLAST 206V | 120 | 120 |
| Бутилкуачук | 120 | 120 |
| VISTANEX LMMS | 150 | 150 |
| EASTOFLEX E1003 | 89,4 | 118,8 |
| ESCOREZ 1310 | 198,8 | 89,4 |
| MONARCH 120 | 1,8 | 1,8 |
| Дилаурат дибутилолова | 0,05 | 0,05 |
| Конечное сдвигающее усилие (фунт/кв.дюйм)* | 12 | 16 |
| Скорость пропускания паров воды (г/м2 в сутки) | 0,35 | 0,6-0,8 |
| Показатель пенетрации иглы (мм) | 4,0 | 4,0 |
| Начальная твердость по шкале Шора А | 25-30 | 27-30 |
| Конечная твердость по шкале Шора А | 30-32 | 30-32 |
| Адгезионное разрушение (%) | ||
| 1 неделя при комнатной температуре | 0 | 0 |
| 1 неделя смачивания водой | 0 | 0 |
| 1 неделя предварительного кондиционирования | 0 | 0 |
| * 1 фунт/кв.дюйм = 7 кПа |
Хотя в описании приведены многочисленные варианты осуществления и примеры, должно быть очевидным, что могут быть выполнены модификации, без отклонения от замысла и объема изобретения. Поэтому прилагаемая формула изобретения предназначается для защиты всех таких модификаций, которые входят в объем этого изобретения. Соответствующие части всех раскрытых здесь документов полностью вводятся в описание как ссылки. Ссылку на документ не следует истолковывать как допущение того, что этот документ представляет собой уровень техники.
Прочие варианты осуществления отражены в формуле изобретения. Например, пакет изолирующего стекла описан, как включающий, по меньшей мере, две панели, и может быть истолкован, как включающий любое число панелей.
Получение пакета изоляционного стекла
Изоляционное стекло может производиться способом, описывающимся далее. Материалы, требующиеся для получения изоляционного стекла, включают стеклянные листы или соответствующие заменяющие пластичные материалы, обезвоживающий материал для сушки внутреннего воздушного пространства, разделительный материал для разделения стеклянных панелей и один или более уплотнительных материалов для крепления разделительного материала к стеклу и обеспечения дополнительной защиты против проникновения влаги.
Начальная подготовка стеклянных и разделительных компонентов проводится отдельно, и затем они собираются вместе для получения окончательного пакета изоляционного стекла.
Пример 3
Готовится разделитель, который может быть обычным пустотелым разделителем из алюминия, нержавеющей стали или пластика или U-образным разделителем, выполненным из луженой или нержавеющей стали. Разделитель движется на ленте конвейера к экструдеру герметика, который наносит расплавленный герметик на две противоположные стороны разделителя в направлении, параллельном движению конвейера. Герметик наносится в количестве 5 граммов герметика на метр (г/м). Температура герметика 120°С перед его выходом из экструдера. Разделитель с нанесенным на его стороны герметиком относится в сторону или укладывается на подвесной конвейер до тех пор, пока не потребуется.
Стеклянные панели режутся в требующийся размер и очищаются перед началом сборки блока изоляционного стекла. Первая стеклянная панель укладывается на горизонтальный стол с опорными роликами. На эту первую стеклянную панель помещается разделитель, при этом герметик на одной стороне разделителя контактирует с первой стеклянной панелью. Вторая стеклянная панель укладывается сверху разделителя, при этом герметик на второй стороне разделителя контактирует со второй стеклянной панелью. Затем полученная конструкция из стекла и разделителя сжимается, когда она проходит через нажимной пресс. Нажимной пресс устанавливается так, что задается толщина набора, которая представляет собой ту толщину, которую пакет изоляционного стекла должен иметь на выходе из пресса. Толщина, которую конструкция из стекла и разделителя имеет до входа в нажимной пресс, больше толщины, которая задается нажимным прессом. В результате, когда конструкция попадает в нажимной пресс, она испытывает давление, которое вызывает выдавливание герметика на стекло. Затем добавляется инертный газ, такой как аргон, ксенон, криптон или их смеси, в пространство, образованное разделителем и стеклянными панелями, и после этого пакет герметизируется.
Пример 4
Разделитель движется на ленте конвейера к экструдеру герметика, который наносит расплавленный герметик в направлении, параллельном движению конвейера. Герметик наносится на две противоположные стороны разделителя в количестве 5 граммов герметика на метр (г/м). Температура герметика 120°С перед его выходом из экструдера. Разделитель с нанесенным на его стороны герметиком относится в сторону или укладывается на подвесной конвейер до тех пор, пока не потребуется.
Стеклянные панели режутся в требующийся размер и очищаются перед началом сборки блока изоляционного стекла. Первая стеклянная панель укладывается на вертикальный конвейер и перемещается на участок накладки разделителя. Ранее подготовленный разделитель, содержащий герметик, накладывается по периметру стеклянной панели, при этом герметик контактирует со стеклянной панелью. Герметик обладает достаточной связью со стеклом, чтобы предотвращать сползание разделителя с установленного положения. Первая стеклянная панель с укрепленным на ней герметиком разделителем затем перемещается на участок прессования, где вторая стеклянная панель накладывается в требующееся положение, при этом герметик на второй стороне разделителя контактирует со второй стеклянной панелью. Две стеклянные панели выравниваются, а затем спрессовываются при температуре окружающего воздуха нажимным прессом с получением пакета изоляционного стекла. Нажимной пресс оказывает достаточное давление для получения пакета изоляционного стекла заданной толщины. Необязательно герметик может добавляться вторично на обратную сторону разделителя для повышения общей структурной прочности сборки. Затем добавляется инертный газ, такой как аргон, ксенон, криптон или их смеси, в пространство, образованное разделителем и стеклянными панелями, и после этого пакет герметизируется.
1. Способ получения пакета изолирующего стекла, который включает следующие стадии:
нанесение отверждаемой влагой композиции герметика на первую поверхность дистанционной рамы и вторую поверхность дистанционной рамы, причем композиция герметика содержит от 5 до 80 мас.% аморфного поли-альфа-олефина с силано-функциональной группой, от 5 до 40 мас.% бутилкаучука, по меньшей мере, от 10 и не более 70 мас.% полиизобутилена и от 5 до 60 мас.% клеящего агента;
контактирование композиции герметика на первой поверхности дистанционной рамы с первым оконным стеклом,
контактирование композиции герметика на второй поверхности дистанционной рамы со вторым оконным стеклом;
воздействие давления на пакет при температуре окружающей среды приблизительно от около 15 до около 60°С для связывания первой стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью герметика;
воздействие давления на пакет при температуре окружающей среды приблизительно от около 15 до около 60°С для связывания второй стеклянной панели с дистанционной рамой с помощью герметика.
2. Способ по п.1, в котором давление, прилагаемое к первой линии связи между первым оконным стеклом и дистанционной рамой, составляет приблизительно от 14 до 710 кПа (2-100 фунт/кв. дюйм), и давление, прилагаемое ко второй линии связи между вторым оконным стеклом и дистанционной рамой, составляет приблизительно от 14 до 710 кПа.
3. Способ по п.1, в котором композиция герметика одновременно наносится на первую и вторую поверхности дистанционной рамы.
4. Способ по п.1, который дополнительно включает одновременное воздействие давления на первое оконное стекло и на второе оконное стекло.
5. Способ по п.1, в котором нанесение композиции герметика включает в себя распределение композиции герметика при температуре выше, чем 90°С.
6. Способ по п.1, в котором давление прилагается с помощью пресса, выбранного из группы, состоящей из тигельной печатной машины, вальцового пресса или их сочетания.
7. Способ по п.1, в котором давление прилагается, когда пакет находится в вертикальном положении.
8. Способ по п.1, в котором дистанционная рама включает в себя металл, полимер или их сочетание.
9. Способ по п.1, в котором дистанционная рама вытягивается из каркаса рамы и объединена с каркасом рамы.
10. Способ по п.1, который дополнительно включает следующие стадии:
нанесение на каркас второй композиции герметика,
контактирование второй композиции герметика с пакетом изолирующего стекла, полученного по п.1, и
воздействие давления на каркас и пакет для связывания каркаса с пакетом с помощью второй композиции герметика.
11. Отверждаемая влагой композиция герметика, которая содержит:
от около 5 до около 80 мас.% аморфного поли-альфа-олефина с силановой функциональной группой, от около 5 до около 40 мас.% бутилкаучука, не более чем 70 мас.% полиизобутилена и от около 5 до около 60 мас.% клеящего агента,
причем композиция обладает показателем пенетрации иглы приблизительно от 3,5 мм до менее чем 8,0 мм.
12. Композиция герметика по п.11, которая дополнительно содержит аморфный поли-альфа-олефин.
13. Композиция герметика по п.11, в которой композиция герметика характеризуется скоростью пропускания паров воды не более чем 1 г/м2 в сутки.
14. Пакет изолирующего стекла, который включает в себя:
первую стеклянную панель,
вторую стеклянную панель,
дистанционную раму, причем
отвержденная композиция герметика по п.11 располагается между первым оконным стеклом и дистанционной рамой и вторым оконным стеклом и дистанционной рамой.
15. Пакет изолирующего стекла, который включает в себя:
блок изолирующего стекла, содержащий
первую стеклянную панель,
вторую стеклянную панель,
дистанционную раму, и
первую композицию герметика, причем первая стеклянная панель связывается с первой поверхностью дистанционной рамы с помощью композиции герметика, вторая стеклянная панель связывается со второй поверхностью дистанционной рамы с помощью композиции герметика, каркас и
вторую композицию герметика, при этом блок изолирующего стекла связывается с каркасом с помощью второй композиции герметика, и вторая композиция герметика содержит отвержденную композицию герметика по п.11.
