EA021923B1

EA021923B1 - Двухкомпонентная герметизирующая композиция для стеклопакетов, способ получения отвержденного герметизирующего материала для стеклопакетов, отвержденный герметизирующий материал, получаемый этим способом, применение такой композиции в конструкции, включающей в себя стеклопакет, и оконный или дверной блок, содержащий отвержденный герметизирующий материал

Info

Publication number: EA021923B1
Application number: EA201000768A
Authority: EA
Inventors: Джон Майкл Хадсон; Марк Джон Брамвелл; Кристофер Дэвид О'Келли; Родни Ральф Брукс
Original assignee: Тремко Иллбрук Интернэшнл Гмбх
Priority date: 2007-11-08
Filing date: 2008-11-07
Publication date: 2015-09-30
Also published as: US8758861B2; US20110223429A1; EP2212396A2; IL205591A; US20140242398A1; GB2454584A; CA2705427C; CA2705427A1; WO2009060199A2; HRP20140467T1; CY1115224T1; EA201491044A1; IL205591A0; SI2212396T1; GB0721958D0; EP2212396B1; GB2454584B; EA028664B1; PL2212396T3; EA201000768A1

Abstract

Двухкомпонентная герметизирующая композиция для стеклопакетов, содержащая первый компонент и второй компонент. Первый компонент содержит полимер, выбранный из группы, включающей полиуретаны с силановой концевой группой и простые полиэфиры с силановой концевой группой, причем этот полимер имеет бифункциональные или трифункциональные концевые группы, представляющие собой алкоксигруппы, и присутствует в количестве до 100% массы первого компонента герметизирующей композиции. Второй компонент содержит пластификатор, совместимый с упомянутым полимером, и наполнитель, содержащий по меньшей мере 0,5 мас.% остаточной воды, причем этот наполнитель содержит по меньшей мере один реологический наполнитель и присутствует в количестве от 20 до 80% от массы второго компонента герметизирующей композиции. Первый и второй компоненты отделены друг от друга, и количество полимера, присутствующего в первом компоненте, составляет 4-50% от суммарной массы первого и второго компонентов. При применении первый и второй компоненты смешивают для образования отвержденного материала, имеющего через 48 ч твердость по Шору А в пределах 25-70.

Description

Настоящее изобретение относится к двухкомпонентной герметизирующей композиции и к ее применению в стеклопакетах.

Предпосылки создания изобретения

Стеклопакеты, применяемые при изготовлении окон и дверей с двойным остеклением, включают в себя, как правило, два параллельных листа стекла, удерживаемых на небольшом расстоянии друг от друга с помощью распорной планки. Небольшое пространство между двумя параллельными листами стекла, т.е. полость, обычно заполнено воздухом или инертным газом, таким как аргон.

В обычных стеклопакетах для способствования приклеиванию стекол к распорной планке применяются, как правило, два различных герметика, и стеклопакеты с такой конструкцией известны под названием стеклопакетов с двойной герметизацией. Первым герметиком, применяемым в таких стеклопакетах с двойной герметизацией, является внутренний, или первичный, герметик. Этот первичный герметик применяется для создания уплотнения между распорной планкой и стеклом, при этом упомянутое уплотнение находится в полости между двумя листами стекла. Обычно первичным герметиком является термопластичный герметик на основе полиизобутилена, и его назначением является предотвращение доступа водяных паров в полость стеклопакета и их конденсации в этой полости. В случае газонаполненных стеклопакетов первичный герметик служит также для предотвращения утечки инертного газа (как правило, аргона) из стеклопакета. Первичный герметик обладает низкой механической прочностью и относительно низкой адгезией по сравнению с отвержденной формой второго герметика, применяемого в стеклопакетах с двойной герметизацией.

Что касается второго герметика, то он представляет собой внешний герметик и также применяется для создания уплотнения между распорной планкой и стеклом, но в этом случае уплотнение расположено не внутри полости между двумя листами стекла, а по другую сторону распорной планки. Этот внешний, или вторичный, герметик обычно представляет собой двухкомпонентный герметик на основе полисульфида, полиуретана или силикона. Для этой цели, однако, применяются также однокомпонентные термопластичные герметики на основе бутилкаучуков, представляющие собой реакционноспособные плавкие герметики, которые наносятся как термопластичные материалы, но затем отверждаются под действием атмосферной влаги.

В качестве основы для понимания нижеизложенного следует иметь в виду, что двухкомпонентные герметики образуют уплотнение в силу механизма отверждения, начинающегося в месте контакта двух компонентов, в то время как нетермопластичные однокомпонентные герметики образуют уплотнение в силу механизма отверждения, начинающегося, когда герметик извлекается из контейнера для хранения в окружающую среду, а термопластичные однокомпонентные герметики образуют уплотнение, когда герметик застывает из расплавленного состояния.

Возвращаясь ко вторичному герметику, следует отметить, что основной его функцией является обеспечение механической прочности для сохранения целостности стеклопакета и предотвращения разрушения первичного герметика при нормальных циклических температурных воздействиях, испытываемых стеклопакетом (т.е. при тепловом расширении и сжатии). Таким образом, вторичный герметик играет основную роль в обеспечении выдерживания стеклопакетом испытаний по Европейским стандартам ΕΝ1279-2 и ΕΝ1279-3. Вторичный герметик может также действовать как дополнительный барьер для водяных паров и/или газа, дополнительно улучшая рабочие характеристики и повышая долговечность стеклопакета. Вторичный герметик должен быть прочным и гибким и иметь высокую адгезию к стеклу и материалам распорной планки - в большинстве случаев к анодированному алюминию, нержавеющей стали, а иногда пластмассам, используемым в качестве материалов распорной планки.

Однако материалы, применяемые в настоящее время для вторичных герметиков, имеют некоторые недостатки.

Что касается известных двухкомпонентных полиуретановых герметиков, то они часто содержат в составе отвердителя неочищенный 4,4'-метилендифенилдиизоцианат (ΜΌΙ). Это соединение вредно для здоровья, и поэтому полиуретановые герметики должны маркироваться как вредные (Натш£и1). Как следствие, при работе с такими отвердителями и их транспортировании должны приниматься дополнительные меры предосторожности; это касается также удаления опорожненных барабанов из-под отвердителя. Следовательно, затраты, связанные с использованием полиуретановых герметиков, достаточно высоки. Кроме того, полиуретановые герметики часто содержат в качестве катализаторов отверждения незначительные количества ртутьорганических соединений. Такие вещества при обращении с ними в процессе производства проявляют высокую токсичность, и, кроме того, применение ртутьорганических соединений, например, в Нидерландах, в настоящее время законодательно запрещено. В процессе производства полиуретановых герметиков, как правило, используются влагочувствительные вещества, и поэтому производственный процесс включает тщательное высушивание некоторых материалов (например, минеральных наполнителей). Это требует применения тепла и вакуума; оба эти средства достаточно дороги. Кроме того, если сушка включена в общий производственный процесс как его составная часть, перед продолжением процесса может потребоваться охлаждение смеси, что требует дополнительных затрат времени и средств. Недостаточное высушивание может повлечь за собой изменение скорости отвержде- 1 021923 ния готового герметика, состоящего из разных компонентов.

Переходя к рассмотрению известных двухкомпонентных полисульфидных герметиков, следует отметить, что они, как правило, содержат в составе отвердителя диоксид марганца и тирам (бис(диметилтиокарбамоил)дисульфид) и, таким образом, также должны маркироваться как вредные. Кроме того, при измельчении диоксида марганца, необходимого для приготовления отвердителя, возможно выделение значительного количества тепла и поэтому процесс может быть потенциально опасным. Далее, полисульфидные полимеры сами по себе являются вредными для водных организмов, а некоторые полисульфидные герметики также содержат вредные растворители.

Обращаясь к известным двухкомпонентным силиконовым герметикам, следует отметить, что они очень дороги и имеют низкую стойкость к водяным парам и способность к удержанию аргона. Поэтому они редко применяются в производстве стеклопакетов для жилищного строительства.

Наконец, что касается известных однокомпонентных термопластичных герметиков на основе бутилкаучуков, то они также обладают более низкой долговечностью по сравнению с полиуретановыми или полисульфидными системами. Кроме того, они имеют высокую стоимость, и при их использовании необходимы нагревательные системы, требующие значительных энергозатрат.

Ввиду вышеописанных недостатков каждого из известных вторичных герметиков, применяемых в стеклопакетах, существует потребность в альтернативном вторичном герметике, практически безвредном как для персонала, занятого в производстве, так и для окружающей среды, а также с малой вероятностью законодательного ограничения применения. Производство любого нового герметика должно осуществляться при затратах, обеспечивающих его конкурентоспособность.

Сущность изобретения

Согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения предложена двухкомпонентная герметизирующая композиция для стеклопакетов, которая содержит первый компонент и второй компонент. Первый компонент содержит полимер, выбранный из группы, включающей полиуретаны с силановой концевой группой и простые полиэфиры с силановой концевой группой, причем этот полимер имеет бифункциональные или трифункциональные концевые группы, представляющие собой алкоксигруппы, и присутствует в количестве до 100% массы в первом компоненте герметизирующей композиции. Второй компонент содержит пластификатор, совместимый с упомянутым полимером, и наполнитель, содержащий по меньшей мере 0,5 мас.% (по отношению к массе наполнителя) остаточной воды, причем этот наполнитель содержит по меньшей мере один реологический наполнитель и присутствует в количестве от 20 до 80% от массы второго компонента герметизирующей композиции. Количество полимера, присутствующего в первом компоненте, составляет 4-50% от суммарной массы первого и второго компонентов. Первый и второй компоненты отделены друг от друга, например, в процессе хранения. При применении первый и второй компоненты смешивают для образования отвержденного материала, имеющего через 48 ч твердость по Шору А в пределах от 25 до 70, причем особое предпочтение отдается диапазону от 35 до 60.

Композиция по этому варианту осуществления изобретения характеризуется тем, что она имеет жизнеспособность по Уоллесу 10-50 мин. Упомянутый полимер имеет содержание алкоксигрупп 0,350,70 ммоль/г и метоксигрупп 0,35-0,70 ммоль/г, а также имеет вязкость 5000-35000 мПа-с при 25°С.

Упомянутый пластификатор включает фталат, адипинат или себацинат и присутствует в количестве 20-40% от массы второго компонента.

Упомянутый наполнитель содержит частицы со средним размером в пределах 40-70 нм. Наполнитель содержит реологический наполнитель, содержащий частицы со средним размером в пределах 40-70 нм, и нереологический наполнитель. Наполнитель содержит осажденный карбонат кальция в количестве 10-100% и молотый карбонат кальция в количестве 0-90% от общей массы наполнителя в композиции.

Композиция по этому варианту осуществления изобретения имеет твердость по Шору А через 4 ч в пределах 10-50.

Предложенная согласно первому варианту осуществления настоящего изобретения двухкомпонентная герметизирующая композиция пригодна в качестве вторичного герметика в стеклопакетах и соответствует основным требованиям Европейского стандарта ΕΝ1279. Кроме того, она не требует маркировки как вредное для здоровья или опасное вещество или предостерегающих надписей и, таким образом, связана с меньшими затруднениями при применении, чем другие вторичные герметики, присутствующие на рынке в настоящее время (такие как полиуретановые и полисульфидные герметики), которые требуют таких маркировок и предостережений и, следовательно, принятия соответствующих мер предосторожности со стороны потребителей.

Согласно второму варианту осуществления настоящего изобретения предложен способ получения отвержденного герметизирующего материала для стеклопакетов. Способ включает стадии (а) нанесения на подложку первого компонента двухкомпонентной герметизирующей композиции и второго компонента двухкомпонентной герметизирующей композиции; где первый компонент содержит полимер, выбранный из группы, включающей полиуретаны с силановой концевой группой и простые полиэфиры с силановой концевой группой, причем этот полимер имеет бифункциональные или трифункциональные концевые группы, представляющие собой алкоксигруппы, и присутствует в количестве до 100% массы

- 2 021923 первого компонента герметизирующей композиции; и второй компонент содержит пластификатор, совместимый с упомянутым полимером, и наполнитель, содержащий по меньшей мере 0,5 мас.% остаточной воды, где этот наполнитель включает по меньшей мере один реологический наполнитель и присутствует в количестве от 20 до 80% от массы второго компонента герметизирующей композиции и где количество полимера, присутствующего в первом компоненте, составляет 4-50% от суммарной массы первого и второго компонентов, причем двухкомпонентная герметизирующая композиции имеет жизнеспособность по Уоллесу 10-50 мин; и (Ь) предоставления возможности отверждения первого компонента и второго компонента путем протекания реакции между первым и вторым компонентами с образованием отвержденного герметизирующего материала для стеклопакетов.

Согласно третьему варианту осуществления настоящего изобретения предложен отвержденный герметизирующий материал, получаемый способом, описанным для второго варианта осуществления настоящего изобретения, имеющий твердость по Шору А через 48 ч в пределах от 25 до 70, модуль разрушения в пределах 0,4-2,0 МПа и деформацию при разрушении в пределах 20-100%.

Согласно четвертому варианту осуществления настоящего изобретения двухкомпонентная герметизирующая композиция по первому варианту осуществления настоящего изобретения применяется в конструкции, включающей в себя стеклопакет. Конструкцией, включающей в себя стеклопакет, является оконный или дверной блок.

Согласно пятому варианту осуществления настоящего изобретения предложен оконный или дверной блок, содержащий два параллельных листа стекла и отвержденный герметизирующий материал по третьему варианту осуществления настоящего изобретения между этими листами стекла.

Чертежи

На фиг. 1а представлен в аксонометрической проекции известный стеклопакет, включающий в себя отвержденную герметизирующую композицию по настоящему изобретению.

На фиг. 1Ь представлено увеличенное аксонометрическое изображение части стеклопакета, показанного на фиг. 1а.

На фиг. 2 представлено сечение другого известного стеклопакета, включающего в себя отвержденную герметизирующую композицию по настоящему изобретению.

На фиг. 1а, 1Ь и 2 показаны два параллельных стеклянных листа 1 с распорной планкой 2 между ними, которая может быть выполнена из металла или из пластмассы. Распорная планка разделяет стеклянные листы по всем четырем кромкам пакета. Первичный герметик 3 нанесен между каждой распорной планкой 2 и каждым стеклянным листом 1 и примыкает к полости 4. Вторичный герметик 5 находится между каждым стеклянным листом 1 и каждой распорной планкой 2, но не примыкает к полости 4. Вторичным герметиком является отвержденная герметизирующая композиция по настоящему изобретению. Каждая распорная планка 2 является полой, и по меньшей мере одна распорная планка полностью или частично заполнена влагопоглотителем 6. Распорная планка (или каждая из распорных планок), содержащая влагопоглотитель, перфорирована, по меньшей мере, вдоль поверхности, примыкающей к полости 4, и, таким образом, предоставляет возможность поглощения влагопоглотителем влаги из полости, тем самым сохраняя сухую атмосферу в полости и предотвращая конденсацию в стеклопакете. Влагопоглотителем в типичных случаях является гранулированное молекулярное сито, или силикагель, или смесь этих двух материалов.

Подробное описание изобретения

Двухкомпонентная герметизирующая композиция по настоящему изобретению содержит первый компонент, который содержит полимер, выбранный из группы, включающей полиуретаны с силановой концевой группой и простые полиэфиры с силановой концевой группой. Упомянутый полимер в типичных случаях представляет собой жидкость. Этот полимер образует отвержденный герметик, имеющий через 48 ч твердость по Шору А 25-70, предпочтительно 35-60. Такая твердость по Шору А обеспечивает эффективное выполнение герметиком его функции по предотвращению смещений в стеклопакете. Твердость по Шору А определяется по способу, описанному в разделе Методики настоящего описания.

Упомянутый полимер присутствует в количестве до 100% от массы первого компонента из условия, чтобы количество присутствующего полимера составляло от 4 до 50%, более предпочтительно от 5 до 20%, наиболее предпочтительно 10% от общей массы первого и второго компонентов герметизирующей композиции. Первый компонент двухкомпонентной композиции предпочтительно состоит в основном из полимера, а более предпочтительно состоит только из полимера. Если первый компонент состоит только или в основном из полимера, то он находится в форме, поставляемой производителем, и не требует дополнительной переработки или смешивания (компаундирования) перед поставкой конечному потребителю. Это способствует снижению затрат на переработку и ускоряет изготовление двухкомпонентной композиции. Кроме того, это исключает необходимость дополнительных операций с большим количеством полимера и, следовательно, способствует увеличению срока его хранения как следствию уменьшения загрязнения или количества случайно попавшей в полимер атмосферной влаги.

Предпочтительно полимер является телехелатным полимером (т.е. полимером, имеющим по меньшей мере одну функциональную концевую группу, способную к селективному реагированию для образования связей с другой молекулой). Более предпочтительно полимер является телехелатным полимером

- 3 021923 с бифункциональными или трифункциональными концевыми группами. Еще более предпочтительно, если оба конца полимера имеют по меньшей мере одну функциональную концевую группу, а наиболее предпочтительно, если оба конца полимера имеют трифункциональные концевые группы. Предпочтительно концевыми функциональными группами являются алкоксигруппы, так что дифункциональные концевые группы образуют две алкоксигруппы, соединенные с атомом δί в силановой концевой группе, а трифункциональные концевые группы образуют три алкоксигруппы, соединенные с атомом δί в силановой концевой группе. Предпочтительно полимер имеет низкую вязкость, например 5000-35000 мПа-с при 25°С. В типичных случаях содержание алкоксигрупп в полимере составляет 0,35-0,70 ммоль/г, предпочтительно 0,35-0,70 ммоль/г. Более предпочтительно содержание алкоксигрупп составляет 0,50-0,70 ммоль/г. Наиболее предпочтительно, чтобы содержащиеся алкоксигруппы были метоксигруппами. Считается, что высокое содержание алкоксильных функциональных групп и низкая вязкость вносят определенный вклад в благоприятные значения твердости по Шору А отвержденного герметика после 48часовой выдержки.

Примеры пригодных полимеров включают Ро1утег δΤ61, Ро1утег δΤ75 и Ро1утег δΤ77, поставляемые фирмой Наике Сйет1е; Оетокй δΤΡ Е10, Оетокй δΤΡ Е15, Оетокй δΤΡ Е30 и Оетокй δΤΡ Е35, поставляемые фирмой Гаскет; Оекшокеа1 δΧΡ 2662, Ое5токеа1 δΧΡ 2458 и Ое5токеа1 δΧΡ 2636, поставляемые фирмой Вауег; и Зрит⁺* 1010БМ, Зрит⁺* 1050БМ и Зрит⁺* 1015БМ, поставляемые фирмой МотепОуе. Предпочтительными полимерами являются Зрит⁺* 1050БМ, поставляемый фирмой Мошеийуе; и Оетокй δΤΡ Е15 и δΤΡ Е35, поставляемые фирмой Гаскет. Наиболее предпочтительным полимером является Оетокй δΤΡ Е15.

Двухкомпонентная герметизирующая композиция по настоящему изобретению включает также второй компонент, и этот второй компонент включает пластификатор и наполнитель.

Что касается пластификатора, то он должен быть совместимым с полимером; термин совместимый означает, что он должен смешиваться с системой без последующего расслоения. Функцией пластификатора является пластификация и увеличение объема конечной отвержденной полимерной сетки, а также введение дополнительных жидких компонентов для полного смачивания минеральных наполнителей. Пластификатор может присутствовать в композиции в любом количестве, достаточном для достижения этих целей. Типичные количества пластификатора составляют 20-40% количества второго компонента, предпочтительно 25-35% количества второго компонента. Пригодными пластификаторами являются производные бензойной кислоты, фталевой кислоты (например, фталаты, такие как дибутил-, диоктил-, дициклогексил-, диизооктил-, диизодепил-, дибензил- или бутилбензилфталат), тримеллитовой кислоты, пиромеллитовой кислоты, адипиновой кислоты, себациновой кислоты, фумаровой кислоты, малеиновой кислоты, итаконовой кислоты и лимонной кислоты, и производные сложных полиэфиров, простых полиэфиров, эпоксидов и т.д. Предпочтительными пластификаторами являются алкиловые сложные эфиры, например фталаты, адипинаты, себацинаты и бензоаты. Примером особо предпочтительного пластификатора является 1ауйех ΌΝΙΡ, поставляемый фирмой Еххои. Могут применяться также жидкие полибутены, а также касторовое масло или аналогичные природные продукты.

Что касается наполнителя, то им может являться любое вещество, содержащее по меньшей мере 0,5% воды (от массы наполнителя) (с целью инициирования отверждения двухкомпонентной композиции) и включающее реологический наполнитель. Реологическим наполнителем называется наполнитель, сообщающий тиксотропные свойства как второму компоненту герметика по настоящему изобретению, так и герметику, содержащему объединенные первый и второй компоненты. Материал считается тиксотропным, если он течет при приложении усилия сдвига, а затем, когда усилие сдвига снимается, застывает и сохраняет свою форму.

Предпочтительными реологическими наполнителями являются осажденные карбонаты кальция, например, имеющие средний размер частиц в пределах 40-70 нм и/или удельную поверхность 20-35 м²/г. Однако могут применяться также альтернативные реологические наполнители, такие как аэросилы, бентониты и другие глины.

Если реологическим наполнителем является осажденный карбонат кальция, то на него предпочтительно наносят (например, в процессе изготовления) покрытие, например, стеарат кальция (или аналогичный материал, сообщающий частицам наполнителя полную или частичную гидрофобность). Природа и качество этого покрытия влияют на реологию, поскольку степень остаточной гидрофобности определяет степень структурирования, которое наполнитель сообщает герметику, и, кроме того, покрытие предотвращает поглощение наполнителем основных исходных материалов композиции и снижение их эффективности. Предпочтительно, чтобы количество покрытия на осажденном карбонате кальция соответствовало 0-3,5% массы наполнителя.

Наполнитель предпочтительно содержит также нереологический наполнитель с целью уменьшения количества реологического наполнителя в композиции и, таким образом, снижения затрат; таким нереологическим наполнителем может быть любой из общеупотребительных минеральных наполнителей, например молотый карбонат кальция или тальк. Предпочтение отдается молотому карбонату кальция, и на упомянутый карбонат кальция предпочтительно наносят в качестве покрытия, как правило, стеарат каль- 4 021923 ция или аналогичный материал, придающий частицам наполнителя полную или частичную гидрофобность.

Если наполнитель включает смесь осажденного карбоната кальция и молотого карбоната кальция, то количество осажденного карбоната кальция в композиции составляет предпочтительно 10-100%, более предпочтительно 20-80%, еще более предпочтительно 20-50% и наиболее предпочтительно приблизительно 25% от общей массы наполнителя. Наиболее предпочтительно количество осажденного карбоната кальция в композиции составляет приблизительно 57 мас.% от общего количества наполнителя. Количество молотого карбоната кальция в композиции составляет предпочтительно 0-90%, более предпочтительно 20-80%, еще более предпочтительно 30-60% и наиболее предпочтительно приблизительно 47% от общей массы наполнителя. Наиболее предпочтительно количество молотого карбоната кальция в композиции составляет 43 мас.% от общего количества наполнителя.

Общее количество наполнителя, состоящего или не состоящего из молотого и осажденного карбоната кальция, предпочтительно составляет 55-75% от массы двухкомпонентной герметизирующей композиции. Количества менее 55% иногда вызывают образование слишком мягкой композиции с недостаточно твердой сеткой, а количества свыше 75% иногда приводят к образованию нежелательного осадка и/или сухой и крошащейся композиции, в частности, в случае превышения критической объемной концентрации пигмента (РУС).

Примеры пригодных осажденных карбонатов кальция включают λνΐηηοίϊΐ 8РТ Ргетшт, λΥΐηηοίίΙ 8РМ, 8оса1 322 и 8оса1312 (все продукты фирмы 8о1уау); ΝεοΙφΗί 88 и Νεοίΐβΐιί 8Р (продукты фирмыТакейага); Са1о£оЛ 8М и Са1оГоП 8Е (продукты фирмы 8рес1а1Ду МтегаВ); и Накиепка ССК, Накиепка ССК8, Накиепка СС и У1§со1йе 08 (все продукты фирмы ЗЬиаЕЫ Ко§уо Ка1§11а 1Дс1).

Среди этих осажденных карбонатов предпочтение отдается продуктам \\'ίηηοίϊ1 8РТ Ргетшт, λνΐηηοίϊΐ 8РМ, Са1о£ой8М, ΝεοΙίβΗδδ, 8оса1312,

Са1о£ог18Е, 8оса1322, Накиепка ССК-δ и Накиепка СС.

Более предпочтительными являются ννίηηοίίΐ 8РТ Ргетшт, \\'тпо£П 8РМ, Са1о£оН 8М, ΝεοΙίβΗί 88, 8оса1312 и Са1о£оЛ 8Е.

Наибольшее предпочтение отдается ^ίηηοΓί! 8РТ Ргетшт.

Примеры пригодных молотых карбонатов кальция включают продукты Отуа ВЬК.3, ВпЮтуа В8Н, Отуа Р6, Отуа Р7, Отуа Р8 и Отуа Р9 (все продукты фирмы Отуа); М1сгосагЪ 8Т-10, М1сгосагЬ 8Т-10Н, М1сгосагЪ МС30 НЕ и МюгосагЬ 8Т90 (все продукты фирмы Мте1со); и СагЬйа1 1108, СагЫ1а18В,

Сге1ар1аМ 37, Сге1ар1аз167, Нопса1 1Т, 1тег§еа150, 1тег8еа175, Ро1сагЬ 408,

Ро1сагЬ 508, Ро1сагЬ 608, Ро1сагЬ 8 и Ро1сагЬ 8В (все продукты фирмы 1тегу§).

Среди этих молотых карбонатов предпочтительными являются продукты

ОтуаВЬКЗ, М1сгосагЬ 8Т-10, ВгйотуаВ8Н, Ро1сагЬ 508 и СагЫ1а1 1108, а наибольшее предпочтение отдается МюгосагЪ 8Т-10.

Второй компонент двухкомпонентной герметизирующей композиции может содержать также поглотители УФ-излучения-стабилизаторы (например, ИуазогЪ НА, поставляемый фирмой ЗУ 1п1егпа1юпа1 ЗА, или Ттиут 765, поставляемый фирмой СШа); антиоксиданты (например, 1г§апох 245 или 1135, поставляемые фирмой С£Ъа); цветные пигменты или красители (например, сажу, примером которой является Рпп1ех V, поставляемый фирмой ОгоЫтап; или диоксид олова, примером которого является Кгопоз 2300, поставляемый фирмой Кгопоз ПН); промоторы адгезии (например, ЗИциез! А1110, поставляемый фирмой Мотепйуе РегГогтапсе Ма1епа1§); сшивающие агенты (например, Зйциез! А1110, поставляемый фирмой МотепИуе РегГогтапсе Ма1епа1§); модификаторы плотности (например, Ехрапсе1 ΌΕ20, поставляемый фирмой ВоиН МагкеИпд ПН); модификаторы реологии, модифицированные касторовые воски (например, серии Сгаууа11ас, выпускаемой фирмой Сгау Уа11еу ЗА); или катализаторы реакции (например, оловянный катализатор, примером которого является Тт§1аЪ ВБ277, поставляемый фирмой Ро1уопе Со. ЫН). Кроме того, могут применяться добавки для ослабления сегрегации (синерезиса) пластификатора, например, полиизобутилен (например, I Ιννίδ 30, поставляемый фирмой ПопеумеИ & З1ет).

В процессе приготовления второго компонента двухкомпонентной герметизирующей композиции сушка не предусмотрена, и, таким образом, наполнитель в этом втором компоненте содержит остаточную влагу. Количество остаточной воды в наполнителе составляет по меньшей мере 0,5% от массы наполнителя. Эта остаточная вода используется для отверждения двухкомпонентной композиции с образованием отвержденного продукта после объединения двух компонентов композиции. Поскольку стадия сушки не требуется, затраты на производство и длительность процесса уменьшаются ввиду того, что процесс включает меньшее количество стадий, и дорогостоящие осушители (например, моноизоцианаты, такие как Тпхепе АЗР, поставляемый фирмой ВахепНеп Сйетюа1 Со) не требуются.

- 5 021923

Двухкомпонентная композиция по настоящему изобретению может использоваться в обычном оборудовании для герметизации стеклопакетов, при этом в случае необходимости изменения реологии композиции необходимо лишь корректирование соотношения первого и второго компонентов. Соответствующие значения массового соотношения первого и второго компонентов составляют от 1:20 до 1:5, предпочтение отдается значению приблизительно 1:10. Однако такие соотношения обычно устанавливаются производителем и не могут регулироваться потребителем композиции. Кроме того, затруднения, связанные с загрязнением обычными полиуретановыми или полисульфидными двухкомпонентными герметиками, являются минимальными, поэтому возможен быстрый переход к использованию герметика по настоящему изобретению.

Как упомянуто выше, двухкомпонентная композиция по настоящему изобретению отверждается путем объединения первого и второго компонентов между собой, при этом остаточная влага, содержащаяся во втором компоненте, инициирует поперечную сшивку полимера, содержащегося в первом компоненте. Этой поперечной сшивке дополнительно способствует введение промотора адгезии или сшивающего агента (такого как §йапеА1110 и 811аиеА171, поставляемые фирмой МотеиЦуе РегГогтапсе Ма1епак), во второй компонент композиции.

После инициирования поперечной сшивки время до отверждения на 10% составляет в типичных случаях 0-60 мин, предпочтительно 10-50 мин и наиболее предпочтительно 20-40 мин. Время отверждения на 60% составляет в типичных случаях 20-100 мин, предпочтительно 30-80 мин и наиболее предпочтительно 30-60 мин. Время отверждения на 90% составляет в типичных случаях 40-200 мин, предпочтительно 80-200 мин и наиболее предпочтительно 80-120 мин. Испытания, используемые для установления этих значений, выполняются по методикам, описанным в разделе Методики настоящего описания.

Жизнеспособность двухкомпонентной композиции по настоящему изобретению, определяемая по Уоллесу (Зайасе), составляет в типичных случаях 0-60 мин, предпочтительно 10-50 мин и наиболее предпочтительно 20-40 мин. Твердость по Шору А через 4 ч составляет в типичных случаях 10-50, предпочтительно 15-40, а твердость по Шору А через 24 ч составляет в типичных случаях 20-80, предпочтительно 30-70 и более предпочтительно 35-60. Испытания, используемые для установления этих значений, выполняются по методикам, описанным в разделе Методики настоящего описания.

Вязкость (определяемая по способу НеНраШ) второго компонента двухкомпонентной композиции по настоящему изобретению составляет в типичных случаях 400-1000 Па-с, предпочтительно 450-900 Па-с и наиболее предпочтительно 500-800 Па-с. Предел текучести по Бингаму (Втдйат) составляет в типичных случаях 900-1800 Па, предпочтительно 1000-1600 Па и более предпочтительно 1200-1500 Па. Предельная вязкость по Бингаму составляет в типичных случаях 50-300 Па-с, предпочтительно 75-200 Па-с и наиболее предпочтительно 80-150 Па-с. Испытания, используемые для установления этих значений, выполняются по методикам, описанным в разделе Методики настоящего описания.

После полного отверждения двухкомпонентной композиции по настоящему изобретению твердость по Шору А через 48 ч лежит в пределах 25-70, предпочтительно 35-60. Модуль разрушения составляет в типичных случаях 0,4-2,0 МПа, предпочтительно 0,5-1,5 МПа и наиболее предпочтительно 0,6-1,0 МПа. Деформация при разрушении составляет в типичных случаях 20-100%, предпочтительно 40-90%, наиболее предпочтительно 50-70%. Испытания, используемые для установления этих значений, выполняются по методикам, описанным в разделе Методики настоящего описания.

Для полноты информации следует отметить, что с целью решения описанных выше проблем производились также эксперименты с однокомпонентными герметиками. Были найдены примеры однокомпонентных герметиков, удовлетворяющих требования Европейского стандарта ΕΝ1279 и не требующих маркировки для вредных или опасных веществ, однако процесс полного отверждения этих однокомпонентных герметиков протекал слишком медленно для их успешного применения в производстве стеклопакетов. К однокомпонентным герметикам, использованным в экспериментах, относятся с необходимыми изменениями все изложенные выше соображения и требования, касающиеся компонентов, за исключением того, что все компоненты, очевидно, смешаны, и не разделяются на две части, и что наполнитель и любые другие влажные составляющие необходимо высушивать перед приготовлением композиции во избежание ее преждевременного отверждения.

Двухкомпонентные герметики по настоящему изобретению применяются для изготовления стеклопакетов, используемых в оконных и дверных конструкциях. Конкретно, два листа стекла устанавливаются в практически параллельном положении с использованием распорной планки, разделяющей их. Во внутренний зазор между распорной планкой и листами стекла вводится первичный герметик, а во внешний зазор между распорной планкой и листами стекла вводится двухкомпонентный вторичный герметик по настоящему изобретению. Вторичный герметик выдерживается до отверждения и образует герметичный стеклопакет, а затем этот стеклопакет применяют для изготовления окна или двери, например стеклянной двери на балкон или в сад.

Методики.

Максимальная разрушающая нагрузка, модуль разрушения и деформация при разрушении.

Эти измерения выполняются на стандартном Н-образном блоке (описанном в ΕΝ1279-4 - см. При- 6 021923 ложение А, раздел А.1). Образец изготавливают из двух стеклянных пластинок размером 75x12x6 мм. Этот образец затем фиксируют с обеих сторон промежуточными кубическими блоками со стороной 12 мм, образуя полость размером 50x12x12 мм, которую заполняют деаэрированным герметиком. После отверждения материала промежуточные блоки удаляют и образец подвергают испытаниям.

Образец устанавливают в машину для испытаний на разрыв, такую как машина Инстрон (1п§1гоп). Две стеклянные пластинки растягивают в стороны с небольшой скоростью, например 5 мм/мин, и измеряют нагрузку, необходимую для растяжения материала; по этим данным строят кривую зависимости деформации от напряжения. После разрушения материала определяют максимальную разрушающую нагрузку, приложенную к образцу.

Для расчета модуля разрушения необходимо разделить максимальную разрушающую нагрузку на площадь поперечного сечения слоя герметика (12x50 мм).

Деформация при разрушении является мерой растяжения, которого достигает образец перед разрушением; она выражается в процентах и рассчитывается по следующей формуле:

ЮОхрконечная длина - начальная длина) начальная длина Жизнеспособность по Уоллесу

Определение жизнеспособности по Уоллесу является способом определения приблизительного промежутка времени, в течение которого материал поддается переработке (т.е. может быть использован по назначению), т.е. материал еще сохраняет достаточно низкую вязкость, при которой его можно ввести в полость. В этом способе используется устройство, известное под названием \\'а11асе ЗЬа^Ьигу Сигоше1ег.

В упомянутом устройстве используется игла с выполненными в ней малыми отверстиями, помещенная в закрытую ячейку с регулируемой температурой. Ячейку заполняют испытуемым герметиком. Затем иглу возвратно-поступательно перемещают через герметик на очень небольшое расстояние с умеренной скоростью. Сопротивление движению иглы передается на перо, вычерчивающее линию на медленно вращающемся барабане, на котором натянута диаграммная бумага, градуированная в единицах времени. Скорость вращения барабана точно соответствует градуировке бумаги. Перо вычерчивает на бумаге диаграмму, состоящую из многочисленных штрихов. Таким образом, может быть отображена форма кривой отверждения и определена скорость процесса отверждения материала.

Жизнеспособность по Уоллесу определяют путем прочерчивания, параллельно оси времени, первой прямой, проходящей через начало кривой отверждения (обычно горизонтальной линии, соответствующей удлинению полимерной цепи и образованию незначительного количества поперечных связей), и второй прямой, проходящей параллельно наклонному участку кривой, соответствующему периоду быстрого отверждения, когда поперечная сшивка преобладает в качестве основной реакции над удлинением цепи. Момент времени, соответствующий на градуированной бумаге точке пересечения этих двух прямых, характеризует жизнеспособность по Уоллесу.

Время до отверждения на 10, 60, 90%

Эти значения считываются непосредственно с графика, вычерченного на вращающемся барабане при определении жизнеспособности по Уоллесу.

Вязкость по способу НеНраШ

Это испытание является простым способом определения вязкости высоковязких материалов, например второго компонента двухкомпонентной композиции по настоящему изобретению. При испытании используется вискозиметр Брукфилда (ВгоокйеМ НВТ У1§соше1ег) с приставкой НейраМ и шпинделем с Т-образным стержнем (шпиндель О из набора Брукфилда).

Шпиндель присоединяют к вискозиметру, который вращает стержень с известной скоростью (10 об/мин). Вискозиметр измеряет сопротивление вращению и результат передается на измерительное устройство. Приставка НейраМ медленно погружает шпиндель в материал, так что шпиндель все время поворачивается в невозмущенном материале, за исключением случаев, когда шпиндель просто прорезает материал, оставляя в его массе полость, соответствующую форме шпинделя; в таких случаях результат измерения неверен. Измерение заканчивают, когда отсчет по шкале стабилизируется, и выполняют расчетное преобразование (в соответствии с руководством по методу Брукфилда), получая значение вязкости.

Предел текучести по Бингаму и предельная вязкость по Бингаму

Предел текучести по Бингаму и предельную вязкость по Бингаму определяют из математической модели (модели Бингама), согласованной с реологическими измерениями, выполняемыми на материале. Реологические измерения выполняются на реометре с конусом и пластиной, таком как прибор ВоЫт СУО. Пределом текучести является значение усилия, необходимого для перехода материала от структурированного (подобного твердому) состояния к текучему (подобному жидкому) состоянию и обратно. Вязкость определяется как значение сопротивления течению материала, находящегося в текучем (подобном жидкому) состоянии.

Напряжение сдвига осуществляется на материале, для чего материал подвергают серии напряжений

- 7 021923 сдвига в испытании, выполняемом в циклическом режиме, и измеряют сопротивление течению в каждом цикле испытания. Например, на материал могут воздействовать напряжения сдвига в диапазоне 0-3000 Па, а затем в диапазоне 3000-0 Па. Затем по данным испытаний строят кривую зависимости деформации от напряжения. Данные, полученные при обратной серии воздействий, аппроксимируют в соответствии с моделью.

Предел текучести по Бингаму дает информацию о давлении, необходимом для извлечения материала из барабана с помощью насоса, и характеристиках его ползучести при нанесении. Предельная вязкость по Бингаму дает информацию о давлении, необходимом для прокачивания материала через оборудование для смешения и нанесения.

Ползучесть с применением устройства и метода Воешд

Этот метод разработан фирмой Воешд. С помощью метода определяется степень ползучести материала в условиях нанесения.

Устройство представляет собой стальную пластину, которая может устанавливаться на ребро. В пластине вырезана выемка круглой формы диаметром 37 мм и глубиной 5 мм. На дне этой выемки находится стальной диск, являющийся ползуном скользящего механизма. Этот ползун отводят назад, создавая возможность заполнения выемки герметиком. Затем пластину ставят на ребро, и ползун выталкивается. При этом герметик, заполняющий выемку, переходит в положение, в котором он выступает над поверхностью устройства. Затем можно определить степень ползучести материала (в мм) путем отсчета по отметкам, нанесенным на пластину.

Отношение разрушения когезии к разрушению адгезии (в %)

При разрушении образца обычно можно визуально определить вид разрушения герметика. Если герметик разрушается путем разделения слоя посередине или с сохранением даже очень тонкого слоя герметика с обеих сторон разрыва, то это явление называется разрушением когезии, поскольку адгезия материала не нарушается.

Если же материал отслаивается по поверхности раздела герметик-подложка, оставляя чистую подложку, то этот случай называется разрушением адгезии, поскольку разрывается связь между герметиком и подложкой.

Визуально измеренную площадь разрушения каждого типа используют для определения соотношения двух типов разрушения, и полученная величина характеризует степень адгезии материала.

Твердость по Шору

Твердость пластмасс чаще всего измеряют по способу Шора. В этом способе измеряют сопротивление пластмассы вдавливанию, получая эмпирическое значение твердости, которое не обязательно удовлетворительно коррелирует с другими свойствами или фундаментальными характеристиками материала. Шкала А твердости по Шору применяется для относительно мягких пластмасс и резин, а шкала Ό по Шору применяется для относительно твердых материалов.

Твердость по Шору измеряют с помощью прибора, известного под названием твердомера (ЭиготеЮг). и поэтому она известна также как твердость по твердомеру. Твердость определяют путем вдавливания пяты индентора твердомера в образец. Ввиду эластичности резин и пластмасс, характеристики вдавливания могут изменяться во времени, поэтому иногда вместе со значением твердости сообщается длительность вдавливания.

В нашем случае применяется стандартный твердомер Шора А, в котором на индентор из закаленной стали в форме конуса диаметром 0,79 мм с углом при вершине 35° воздействует усилие 822 г. Это усилие прилагается в течение 1 с, и значение твердости считывается со шкалы. Твердость по Шору является безразмерной величиной, причем отсутствует какое-либо простое соотношение между твердостью материала по одной шкале и его твердостью по любой другой шкале или твердостью, определенной путем любого другого испытания.

Варианты испытания 4 ч, 24 ч и 48 ч относятся ко времени отверждения, в течение которого материал выдерживался перед измерением твердости.

Время отверждения до отлипа

Временем отверждения до отлипа называется время, необходимое для отверждения материала до такой степени, что прикосновение к поверхности материала не приводит к переходу неотвержденного герметика на пальцы. На практике этот показатель характеризует время, по истечении которого можно проводить манипуляции с частично отвержденными стеклопакетами. Время отверждения до отлила измеряют, прикасаясь к образцу через определенные промежутки времени до исчезновения признаков переноса герметика на пальцы человека, коснувшегося образца.

Ниже изобретение иллюстрируется с помощью примеров.

Примеры

Примеры 1-3 в пределах объема изобретения.

Ниже перечислены составы трех двухкомпонентных герметиков. Для каждого состава отношение первого компонента ко второму компоненту в готовой композиции составляет 1:10 по массе и 1:6 по объему.

Первый компонент для каждого из примеров 1-3: Оешокй ЗТР Е15, 100 мас.%.

- 8 021923

Второй компонент указан ниже.

	Пример 1, мас.%	Пример 2, мас.%	Пример 3, мас.%
Зауйех ϋΙΝΡ	20,56	12,14	11,21
Касторовое масло	0,00	12,14	11,21
Ηγνί? 30	8,80	0,00	0,00
иуааогЬ НА29	0,06	0,06	0,06
Идапох 245	2,00	0,00	0,00
[геатюх 1135	0,00	1,97	2,15
Ρτίηίεχ V	1,00	0,98	1,00
СгаууаНас Е 20831	0,00	2Д1	2,15
АЗшюШ δΡΤ-Ρ	40,00	28,33	25,00
МкгосагЬ 8Т-10	29,28	42,09	47,00
Тш5(аЬ ВЬ77	0,07	0,07	0,07
8Папе А1110	0,15	0,12	0,15

Свойства композиций по примерам 1-3 в сопоставлении со свойствами известного полиуретанового двухкомпонентного герметика 18 442, поставляемого фирмой Тгетсо ШЬтиек, представлены ниже.

Характеристики отверждения

Композиция	Жизнеспособность по Уоллесу	Отверждение на 10% (мин)	Отверждение на 60% (мин)	Отверждение на 90% (мин)
Пример 1	23	24	42	80
Пример 2	20	25	49	-
Пример 3	16	19	40	-
18442	32	33	35	55

Композиция	Отверждение до отлила (мин)	Твердость по Шору А через 4 ч	Твердость по Шору А через 24 ч
Пример 1	45	36	46
Пример 2	55	15	35
Пример 3	45	18	36
18442	80	40	52

Реология

Композиция	Предел текучести по Бингаму (Па)	Предельная вязкость по Бингаму (Па-с)	Вязкость ПО НеИраЛ (Пас)	Ползучесть в устройстве по Воетд (мм)
Пример 1	1170	118	912	0
Пример 2	1407	86	544	0
Пример 3	1585	95	554	0
18442	1182	111	800	0

Адгезия

Адгезия к стеклу.

Композиция	Максимальная разрушающая нагрузка (Н)	Модуль разрушения (МПа)	Деформация при разрушении (%)	Отношение разрушения когезУадгез. (%)
Пример 1	618,19	0,99	55,99	100:0
Пример 2	390	0,65	56	100:0
Пример 3	366	0,61	68	100:0
18442	665,25	1,06	68,34	100:0

Адгезия к алюминию: все испытанные композиции соответствуют требованиям ΕΝ1279-6.

- 9 021923

Пример 4 - за пределами объема изобретения.

Ниже приведен состав однокомпонентного герметика, процесс отверждения которого определен как слишком медленный для применения в производстве стеклопакетов.

Ро1уп»ег 627	мас.% 9,91
ϋΝΙΡ	24,64
КеоПДЦ 85	30,8
СагЬка11108	28,13
Кгопоз 2300	2,95
Ехрапсе1 ОЕ20	0,48
Тпхепе А8Р	2,14
Ίϊηιινιη 765	0,11
Ггцапох 1076	0,05
Зйапе Α17Ι	0,54
Зйапе А1110	0,66
Ти151аЬ ВБ277	0,24

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Двухкомпонентная герметизирующая композиция для стеклопакетов, которая содержит первый компонент, содержащий полимер, выбранный из группы, включающей полиуретаны с силановой концевой группой и простые полиэфиры с силановой концевой группой, причем этот полимер имеет бифункциональные или трифункциональные концевые группы, представляющие собой алкоксигруппы, и присутствует в количестве до 100% массы первого компонента герметизирующей композиции; и второй компонент, содержащий пластификатор, совместимый с упомянутым полимером, и наполнитель, содержащий по меньшей мере 0,5 мас.% остаточной воды, причем этот наполнитель содержит по меньшей мере один реологический наполнитель и присутствует в количестве от 20 до 80% от массы второго компонента герметизирующей композиции;

причем первый и второй компоненты отделены друг от друга;

в которой количество полимера, присутствующего в первом компоненте, составляет 4-50% от суммарной массы первого и второго компонентов и которая имеет жизнеспособность по Уоллесу 10-50 мин.
2. Композиция по п.1, отличающаяся тем, что полимер имеет содержание алкоксигрупп 0,35-0,70 ммоль/г.
3. Композиция по п.2, отличающаяся тем, что полимер имеет содержание метоксигрупп 0,35-0,70 ммоль/г.
4. Композиция по любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что полимер имеет вязкость 5000-35000 мПа-с при 25 °С.
5. Композиция по любому из пп.1-4, отличающаяся тем, что упомянутый пластификатор включает фталат, адипинат или себацинат.
6. Композиция по любому из пп.1-5, отличающаяся тем, что пластификатор присутствует в количестве 20-40% от массы второго компонента.
7. Композиция по любому из пп.1-6, отличающаяся тем, что наполнитель содержит частицы со средним размером в пределах 40-70 нм.
8. Композиция по любому из пп.1-7, отличающаяся тем, что наполнитель содержит реологический наполнитель, содержащий частицы со средним размером в пределах 40-70 нм, и нереологический наполнитель.
9. Композиция по любому из пп.1-8, отличающаяся тем, что наполнитель содержит осажденный карбонат кальция в количестве 10-100% и молотый карбонат кальция в количестве 0-90% от общей массы наполнителя в композиции.
10. Композиция по любому из пп.1-9, отличающаяся тем, что она имеет твердость по Шору А через 4 ч в пределах 10-50.
11. Способ получения отвержденного герметизирующего материала для стеклопакетов, включающий стадии:

(а) нанесения на подложку первого компонента двухкомпонентной герметизирующей композиции и второго компонента двухкомпонентной герметизирующей композиции; где

- 10 021923 первый компонент содержит полимер, выбранный из группы, включающей полиуретаны с силановой концевой группой и простые полиэфиры с силановой концевой группой, причем этот полимер имеет бифункциональные или трифункциональные концевые группы, представляющие собой алкоксигруппы, и присутствует в количестве до 100% массы первого компонента герметизирующей композиции; и второй компонент содержит пластификатор, совместимый с упомянутым полимером, и наполнитель, содержащий по меньшей мере 0,5 мас.% остаточной воды, где этот наполнитель включает по меньшей мере один реологический наполнитель и присутствует в количестве от 20 до 80% от массы второго компонента герметизирующей композиции, и где количество полимера, присутствующего в первом компоненте, составляет 4-50% от суммарной массы первого и второго компонентов, причем двухкомпонентная герметизирующая композиции имеет жизнеспособность по Уоллесу 1050 мин; и (Ь) предоставления возможности отверждения первого компонента и второго компонента путем протекания реакции между первым и вторым компонентами с образованием отвержденного герметизирующего материала для стеклопакетов.
12. Отвержденный герметизирующий материал, получаемый способом по п.11, имеющий твердость по Шору А через 48 ч в пределах от 25 до 70, модуль разрушения в пределах 0,4-2,0 МПа и деформацию при разрушении в пределах 20-100%.
13. Применение композиции по любому из пп.1-9 в конструкции, включающей в себя стеклопакет.
14. Применение по п.13, где конструкцией, включающей в себя стеклопакет, является оконный или дверной блок.
15. Оконный или дверной блок, содержащий два параллельных листа стекла и отвержденный герметизирующий материал по п.12 между этими листами стекла.