ES2224180T3 - Sellador de vidrio aislante, de aplicacion en caliente, de un componente, que cura quimicamente. - Google Patents

Sellador de vidrio aislante, de aplicacion en caliente, de un componente, que cura quimicamente.

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ES2224180T3 ES96936874T ES96936874T ES2224180T3 ES 2224180 T3 ES2224180 T3 ES 2224180T3 ES 96936874 T ES96936874 T ES 96936874T ES 96936874 T ES96936874 T ES 96936874T ES 2224180 T3 ES2224180 T3 ES 2224180T3
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Abstract

LA INVENCION ESTA RELACIONADA GENERALMENTE CON UNOS SELLADORES PARA AISLAR UNIDADES DE VIDRIO. MAS ESPECIFICAMENTE, ESTA INVENCION ES UN SELLADOR QUIMICAMENTE SOLIDIFICABLE, QUE SE APLICA EN CALIENTE, Y DE UN SOLO COMPONENTE, PARA EL SELLADO DE LOS BORDES DE UNIDADES DE VIDRIO AISLANTES. EL SELLADOR CONTIENE UNA RESINA TERMOPLASTICA FUNDIDA EN CALIENTE QUE SE MEZCLA CON UNA RESINA QUE SOLIDIFICA ATMOSFERICAMENTE. LA RESINA FUNDIDA EN CALIENTE FUNCIONA COMO COMPONENTE FUSIBLE DURANTE LA APLICACION INICIAL, Y PROPORCIONA UNA RESISTENCIA INMEDIATAMENTE DESPUES DE ENFRIAR. LA FASE POLIMERICA COMIENZA LUEGO A SOLIDIFICAR MEDIANTE UNA REACCION CON EL OXIGENO ATMOSFERICO Y/O LA HUMEDAD PARA FORMAR UN ELASTOMERO TERMOSOLIDIFICADO ENTRECRUZADO QUE ES RESISTENTE A LA TEMPERATURA. EN ESTE PUNTO, LA RESINA FUNDIDA EN CALIENTE FUNCIONA COMO UN PLASTIFICANTE INERTE DENTRO DE LA FASE POLIMERICA SOLIDIFICADA. EL SELLANTE DE LA PRESENTE INVENCION PUEDE INCLUIR ADICIONALMENTE PLASTIFICANTES, DILUYENTES, PIGMENTOS, CATALIZADORES Y SIMILARES.

Description

Sellador de vidrio aislante, de aplicación en caliente, de un componente, que cura químicamente.
Antecedentes de la invención Campo de la invención
Esta invención se refiere en general a composiciones en relación con la fabricación de unidades de vidrio aislantes y en particular, a composiciones para formar un sellador que se aplica en los bordes de unidades de vidrio aislantes con el propósito de que se adhieran los componentes de la unidad en conjunto, y sellar la unidad a subsiguientes penetraciones de humedad. Más específica-mente, la presente invención se refiere a un sellador de bordes de unidades de vidrio aislantes de un solo componente que se aplica como líquido o pasta a una elevada temperatura, y luego, de forma reversible y rápida solidifica al enfriarse y más tarde solidifica de forma irreversible al exponerse a condiciones atmosféricas ambientales.
Descripción de la técnica anterior
Las unidades de vidrio aislantes generalmente comprenden un par de hojas de vidrio mantenidas bastante separadas que se vinculan entre sí mediante una junta espaciadora y selladora que se extiende alrededor de la periferia de las superficies interiores y enfrentadas de las hojas de vidrio, para definir un espacio de aire aislado y sellado entre las hojas de vidrio. Una junta espaciadora generalmente comprende un elemento deshidratador del espacio interior que se extiende alrededor de la periferia de las superficies de la cara interior de las hojas de vidrio. Las superficies interiores de las hojas de vidrio están unidas a la superficie exterior de la junta espaciadora por medio de un sellador o adhesivo. Generalmente, el adhesivo o sellador se usa también para sellar los bordes de la unidad de vidrio de manera que se establece una barrera que previene que la humedad penetre en el interior de la unidad.
Los dos tipos principales de selladores que se utilizan actualmente en la industria del vidrio aislante son del tipo butilo termoplástico de fusión en caliente de un componente, y los productos químicos de curado y termoendurecimiento, generalmente procedentes de familias genéricas de polisulfuros, poliuretanos, y silicona. El primero mencionado, o el sellador de vidrio aislante de butilo de fusión en caliente se ha usado con moderado éxito durante varios años en la industria del vidrio aislante. Sin embargo, hay deficiencias significativas en esta tecnología que han limitado la aplicación de selladores de vidrio aislantes de butilo de fusión en caliente. En primer lugar el butilo de fusión en caliente es termoplástico, y no termoendurecible. En otras palabras, esos selladores son propensos a reblandecerse cuando se exponen al calor. Por lo tanto, las unidades de vidrio aislantes disponibles en el mercado, cuando se colocan bajo carga, fluirán o se deformarán para mitigar la carga. Esta característica es exagerada a altas temperaturas, lo cual puede ocurrir en las unidades de vidrio aislantes, especialmente aquellas que se utilizan en vidrios para el control solar. Como resultado, las unidades de vidrio aislante fabricadas con selladores de butilo de fusión en caliente tienen dificultad para superar las pruebas estándar industriales, debido a la presión y a la temperatura, y solamente se usan con éxito en unidades relativamente ligeras, pequeñas. Adicionalmente, se deben tomar precauciones extremas para mantener la unidad de vidrio aislante durante el manejo, envío e instalación, lo que da como resultado costes adicionales.
Además, los selladores de fusión en caliente anteriormente utilizados se deben aplicar a las unidades a temperaturas que exceden 148,9ºC (300ºF). Esos requerimientos de alta temperatura han causado lesiones a trabajadores, debido a quemaduras, además de incrementar los costes de manufacturación debido al más alto consumo de energía y al requerimiento de equipos especializados de alta temperatura. Cualquier intento para utilizar selladores de fusión en caliente a temperaturas más bajas ha dado como resultado más problemas de fluidez con el sellador, como se ha discutido previamente.
Los productos termoendurecibles que se usan actualmente son generalmente selladores de dos componentes que se mezclan a temperatura ambiente en el punto de aplicación. Los selladores, luego, se solidifican lentamente por reacción con el catalizador suministrado o a través de la reacción con la humedad. Este lento curado requiere que las unidades de vidrio aislante se mantengan en reserva, desde varias horas a varios días, esperando para que el sellador se solidifique. Adicionalmente, esos sistemas de dos componentes son más difíciles de utilizar y además, incrementan los costes de fabricación debido a los pasos adicionales que implica su uso.
La patente americana US 4.032.500 divulga una composición de un sellador curable, de dos componentes, siendo cada uno de los componentes por separado de almacenamiento estable. Cada componente contiene caucho butílico sin curar de bajo peso molecular diluido con aceite. Los componentes se mezclan a la vez, justo antes de su uso, en una relación de volumen aproximadamente de uno a uno.
La patente americana US 4.042.736 divulga un sellador de aplicación sencilla para su uso en unidades de vidrio aislantes que comprenden un sellador de caucho butílico parcialmente reticulado de fusión en caliente. La patente, además, divulga que la reticulación completa del sellador ocurrirá cuando la composición se calienta posteriormente de aproximadamente 162,8ºC (325ºF) a aproximadamente 218,3ºC (425ºF). Se aplica suficiente calor a la cara exterior de la composición selladora para incrementar la temperatura de la porción extrema de la composición selladora en este rango de temperatura, mientras la porción interna de la composición selladora permanece a una temperatura considerablemente por debajo de este intervalo de temperatura.
La patente americana US 4.808.255 divulga un adhesivo de uretano de fusión en caliente que reacciona por extrusión, que contiene un prepolímero de uretano, una resina de pegajosidad y una resina termoplástica. Sin embargo, puesto que el curado del uretano libera gas CO_{2}, los adhesivos que utilizan químicas de curado con uretanos son muy inadecuados para la industria del vidrio aislante, ya que pueden quedar atrapadas burbujas en la interfase del sellador y el vidrio.
La presente invención supera todos los problemas de la técnica anterior, al proporcionar un sellador de bordes para usar en unidades de vidrio aislantes proporcionando un producto termoendurecible que cura químicamente, funcionalizado con silicio, con una gran fortaleza y resistencia para fluir inherentes, al mismo tiempo que proporciona la comodidad de un sellador de un solo componente con propiedades de aplicación tipo de fusión en caliente. Puesto que el presente sellador utiliza composiciones compatibles que solidifican a diferentes velocidades y a través de diferentes mecanismos, la presente invención se puede aplicar a una temperatura inferior a la tradicional para los de fusión en caliente y también proporciona una fortaleza suficiente para el manejo de la unidad de forma más rápida que la de los productos de curado químico tradicionales, combinando por consiguiente las mejores propiedades de las tecnologías de curado químico y las de fusión en caliente, en un eficaz sellador para la industria del vidrio aislante. El sellador de la presente invención está diseñado para ser aplicado a elevadas temperaturas en un intervalo de 51,7-121,1ºC (125-250ºF), en forma de liquido o pasta que se vuelve inmediatamente sólido al enfriarse. El producto luego se solidifica en un elastómero sólido permanente al reaccionar con el oxigeno atmosférico y/o la humedad. Estas y otras ventajas de la presente invención serán fáciles de apreciar en la memoria descriptiva, en la discusión, y en los ejemplos que siguen.
Compendio de la invención
La presente invención se dirige a una unidad de vidrio aislante definida en la reivindicación 1. Se refiere, además, a un sellador de bordes de un solo componente definido en la reivindicación.
Se ha descrito en la presente memoria un sellador de bordes para unidades de vidrio aislantes que comprenden una resina termoplástica de fusión en caliente y una resina que cura atmosféricamente del tipo que polimeriza al exponerse a una atmósfera ambiente, combinándose la resina que cura atmosféricamente con la resina termoplástica de fusión en caliente, como un solo material.
El presente sellador comprende, en peso, 10-90% en peso de una resina termoplástica de fusión en caliente, junto con 5-50% en peso de una resina que cura atmosféricamente.
En realizaciones particulares, la resina termoplática de fusión en caliente comprende una parafina clorada sólida. La resina que cura atmosféricamente es preferiblemente un poliuretano terminado en silano. El sellador puede también incluir ingredientes auxiliares tales como plastificantes, catalizadores y cargas. Los aditivos en pequeñas cantidades pueden incluir colorantes, materiales reológicos, mejoradores de la capacidad de aclimatación, y/o pigmentos, como son conocidos en la técnica.
Descripción detallada de la invención
La presente invención se dirige a un sellador de bordes de un componente, que cura químicamente, de aplicación en caliente para unidades de vidrio aislantes. El propósito del sellador es proporcionar integridad estructural a la unidad al mismo tiempo que cerrar el paso a la humedad y prevenir el intercambio de gases. El sellador de bordes también resiste ataques medioambientales de agua, UV, y temperaturas extremas.
Los selladores de la presente invención están diseñados para aplicarlos a una elevada temperatura de 51,7-121,1ºC (125-250ºF) en forma de líquido o pasta, el cual luego se vuelve inmediatamente sólido al enfriarse. Luego, el producto comienza a curar en un elastómero sólido permanente, por reacción con la humedad atmosférica y/o el oxígeno. La presente invención combina las propiedades de aplicación de un producto de fusión en caliente, con el enfriamiento rápido a sólido que le sigue, lo cual permite el manejo inmediato de la unidad de vidrio aislante. El sellador de la presente invención, después, cura químicamente para proporcionar un sellador elastómero permanente, resistente a la temperatura, el cual proporciona integridad estructural para la unidad de vidrio aislante.
El sellador de la presente invención comprende una resina termoplástica de fusión en caliente, y una resina que cura atmosféricamente, del tipo que polimeriza al exponerse a un ambiente atmosférico, combinándose la resina que cura atmosféricamente con la resina termoplástica de fusión en caliente como un solo material. Esto se sobreentiende que quiere decir que en una escala macroscópica, el sellador comprende una mezcla sustancialmente homogénea; también puede incluir variaciones de la composición en una escala microscópica. La resina de fusión en caliente funciona como el componente fusible durante la aplicación inicial y al enfriarse, proporciona inmediatamente resistencia. La fase polimérica comienza luego a curar mediante una reacción con la humedad atmosférica para formar un elastómero termoendurecido reticulado que es resistente a la temperatura. En este punto, la resina de fusión en caliente funciona como un plastificante inerte dentro de la fase polimérica curada.
Las propiedades de resistencia en la fase de fusión en caliente se pueden controlar por el tipo y cantidad de la resina de fusión en caliente y la selección de la carga. La resistencia final del sellador de bordes se controla mediante el tipo y la densidad de reticulación del polímero que cura. Dentro del contexto de esta descripción, "resinas que curan" atmosféricamente significan que incluyen materiales poliméricos que reticulan y/o polimerizan al exponerse a un componente del entorno ambiental, normalmente oxigeno o vapor de agua.
Preferiblemente, la resina termoplástica de fusión en caliente está presente en el sellador en una concentración de 10-90% en peso, más preferiblemente 30-80% en peso y lo más preferiblemente 40-65% en peso. La resina que cura atmosféricamente esta normalmente presente en el sellador en un intervalo de 5-50% en peso, más preferiblemente 10-40% en peso, y lo más preferiblemente 18-28% en peso. El sellador puede también incluir un catalizador, plastificantes, cargas, pigmentos, mejoradores de la capacidad de aclimatación, y similares, como los conocidos en la técnica.
La resina termoplástica de fusión en caliente es preferiblemente una resina que solidifica inmediatamente al enfriarse. Puede, además, comprender polietilenos, poliolefinas, poliamidas de poli(acetato de vinilo), resinas hidrocarbonadas, asfaltos, brea, ceras, parafinas, cauchos naturales, cauchos fluorados, poli(cloruro de vinilo), poliamidas, fluorocarbonos, poliestireno, polipropilenos, resinas celulósicas, resinas acrílicas, elastómeros termoplásticos, resinas butadienestireno, monómeros de propilenetilendieno, politerpenos y mezclas de los mismos. Una resina termoplástica de fusión en caliente particularmente preferida es una mezcla de parafina sólida clorada y un aceite de soja epoxidado. Otra resina termoplástica de fusión en caliente preferida es una mezcla de parafina sólida clorada y poliisobutileno.
La resina que cura atmosféricamente comienza a curar después del enfriamiento de la resina de fusión en caliente, por la reacción con el oxigeno y/o la humedad atmosférica, para formar un elastómero termoendurecido reticulado que es resistente a la temperatura. Un grupo preferente de resinas que curan atmosféricamente, utilizado en la unidad de vidrio aislante, comprende poliuretanos curados con la humedad, polisulfuros curados con la humedad, polidimetilsiloxanos, polisulfuros curados con oxigeno, y sus mezclas, conteniendo todos funcionalidades de silicio. Algunas resinas específicas que curan atmosféricamente incluyen poliéteres y polieter uretanos terminados en oxiaminosilano, acetoxi, alcoxi; polímeros alquilsiloxano reticulados con silanos órganofuncionales oxiamino, acetoxi, alcoxi y sus mezclas. Más preferentemente, la resina que cura atmosféricamente comprende poliuretanos terminados en alcoxisilano, poliéteres terminados en alcoxisilano, polímeros polimetilsiloxano, y sus mezclas. En la preparación más preferida, la resina que cura atmosféricamente comprende una mezcla de Permapol MS (poliuretano terminado en alcoxisilano, fabricado por Courtaulds Coatings, Inc.) y un silano organofuncionalizado.
El catalizador orgánico específico usado en la presente invención dependerá de la resina específica que cura atmosféricamente que se use. Catalizadores preferentes comprenden compuestos organoestaño, titanatos alifáticos (que tiene 1-12 átomos de carbono) tales como titanatos alquílicos inferiores, y aminas. Mas preferentemente el catalizador comprende el dilaureato de dibutilestaño, el diacetato de dibutilestaño, el titanato de tetrabutilo y el titanato de tetraetilo.
No obstante, aunque el sellador aún curará, sin la adición de catalizador, la adición de un catalizador permite tiempos de curado más rápidos, lo cual puede ser necesario en ciertas situaciones. También puede ser deseable, en algunos casos, añadir cargas adicionales, pigmentos, agentes reológicos y similares.
Las propiedades de resistencia en la fase de fusión en caliente dependen del tipo y cantidad de la resina de fusión en caliente y también de la selección de la carga. Una carga preferida es el talco. Se pueden usar otras cargas, como se conoce en la técnica. El intervalo de cargas se puede seleccionar por un experto en la materia y se puede añadir en una cantidad suficiente para impartir la fuerza apropiada a la fase de fusión en caliente, así como para impartir las propiedades de aplicación deseables para el sellador. El sellador de la presente invención debe ser fácil de utilizar y de aplicar a las unidades de vidrio aislantes.
El sellador de la presente invención se puede preparar de la siguiente forma. Preferiblemente, la resina termoplástica de fusión en caliente o sus mezclas, es primeramente situada en un recipiente mezclador a una temperatura elevada. En una realización preferente, el recipiente mezclador es capaz de llevar a cabo la mezcla en vacío e incluye, además, una mezcladora que comprende, una unidad multieje con velocidad variable, que tiene una paleta que gira a baja velocidad, un dispersor de alta velocidad, y un taladro de baja velocidad. La carga es luego añadida a la resina de fusión en caliente y el mezclamiento comienza a baja velocidad. Después de eso, la resina que cura atmosféricamente, o sus mezclas, a la cual se ha añadido la carga adicional para formar una composición de resina que cura atmosféricamente, se añade a la mezcla después de conectar el vacío. En este punto se añade la composición de resina que cura atmosféricamente, el mezclamiento se lleva a cabo en vacío para eliminar, de ese modo, cualquier exposición de la mezcla a las condiciones atmosféricas, y también para separar el agua residual de los materiales de partida, mejorando de esa manera la estabilidad del material. Se pueden añadir pequeñas cantidades de aditivos tales como pigmentos, mejoradores de la capacidad de aclimatación y similares, antes de la introducción de la composición de resina que cura atmosféricamente, aunque después se puede añadir cualquier catalizador. El material se mantiene esencialmente en condiciones secas hasta el momento en el que es preparado para aplicarlo a la unidad de vidrio aislante. En otras realizaciones preferidas, la mezcla se puede llevar a cabo bajo un manto de gas inerte desecado.
El sellador de bordes de la presente invención se aplica a la unidad de vidrio aislante a elevadas temperaturas, 51,7-121,1ºC (125-250ºF) en forma de liquido o pasta. Después de eso, el sellador rápidamente, pero de forma reversible, se enfría en un sólido. El sellador luego comienza a curar en un elastómero sólido permanente por reacción con el oxigeno atmosférico y/o la humedad. El sellador de la presente invención se aplica a la unidad como un material único, eliminando por lo tanto la necesidad de combinar varios componentes a la vez en el punto de aplicación.
La presente invención se ilustrará mejor con la siguiente secuencia de ejemplos:
Ejemplo 1 
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1 
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Un plastificador clorado preferido tiene un 52% de cloro, parafina normal de cadena larga (Cerechlor S52, ICI). Un aceite de soja epoxidado preferido es un epóxido de aceite de soja de alto peso molecular (Paraplex G-62, Rohm y Haas). Una parafina clorada sólida preferida tiene un 70% de cloro, parafina normal de cadena larga (Chlorez, 700-S, Dover Chemical).
Ejemplo 2 
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Un poliisobutileno preferido es un poliisobutileno de bajo peso molecular (Vistanex LM, Exxon).
3
El primer silano órganofuncional es preferiblemente el vinilsilano, o el viniltrimetoxisilano (A-171,OSI). El segundo silano órganofuncional es preferiblemente un epoxisilano, o un glicidoxipropiltrimetoxisilano (A-187, OSI). Los dos silanos son diferentes en el extremo órgano-funcional de la molécula.
La discusión precedente y los ejemplos pretenden meramente ilustrar realizaciones particulares de la invención, y no pretenden poner limitaciones a la práctica de la misma.

Claims (8)

1. Una unidad de vidrio aislante que tiene una primera hoja de vidrio acristalado mantenida separada de una segunda hoja de vidrio acristalado por un espaciador, con un sellador de bordes para dicha unidad de vidrio aislante, sellador que comprende:
una resina termoplástica de fusión en caliente, teniendo la resina termoplástica de fusión en caliente una temperatura de fusión de entre 51,7-121,1ºC (125-150ºF), y
una resina de curado atmosférico, resina de curado atmosférico que polimeriza al exponerse a un componente de la atmósfera, comprendiendo el componente un compuesto seleccionado de un grupo que consiste en vapor de oxigeno, vapor de agua, y sus mezclas, comprendiendo la resina de curado atmosférico una resina de curado atmosférico que contiene silicio, estando la resina de curado atmosférico combinada con la resina termoplástica de fusión en caliente como un solo material, por lo que el sellador está en fase líquida a una temperatura por encima de la temperatura ambiente, solidifica de forma reversible al enfriarse a temperatura ambiente, y solidifica de forma irreversible al exponerse posteriormente al componente de la atmósfera.
2. La unidad de vidrio de la reivindicación 1, en la que la resina termoplástica de fusión en caliente comprende 10-90% en peso de dicho sellador.
3. La unidad de vidrio de la reivindicación 1, en la que la resina de curado atmosférico comprende 5-50% en peso de dicho sellador.
4. Un sellador de bordes de un solo componente, sellador que comprende:
una resina termoplástica de fusión en caliente, teniendo la resina termoplástica de fusión en caliente una temperatura de entre 51,7-121,1ºC (125-150ºF), y
una resina curable por humedad seleccionada de poliuretanos terminados en alcoxisilano, y mezclas de poliuretanos terminados en alcoxisilano y silanos órganofuncionales, combinándose la resina curable por humedad con la resina termoplástica de fusión en caliente como un solo material, por lo que el sellador está en fase líquida a una temperatura por encima de la temperatura ambiente, solidifica de forma reversible al enfriarse a temperatura ambiente, y solidifica de forma irreversible al exponerse posteriormente a la humedad.
5. El sellador de la reivindicación 4, en el que la resina termoplástica de fusión en caliente comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en polietilenos, poliolefinas, poliamidas de poli-(acetato de vinilo), resinas hidrocarbonadas, asfaltos, breas, ceras, parafinas, cauchos naturales, cauchos fluorados, poli(cloruro de vinilo), poliamidas, fluorocarbonos, poliestireno, polipropilenos, resinas celulósicas, resinas acrílicas, elastómeros termoplásticos, resinas de butadienoestireno, politerpenos, monómero de pro-pilendienoetileno, y sus mezclas.
6. El sellador de la reivindicación 4, en el que la resina termoplástica de fusión en caliente comprende un compuesto seleccionado del grupo que consiste en parafina clorada sólida, poliisobutileno, aceite de soja epoxidado, y sus mezclas.
7. El sellador de la reivindicación 4 que comprende además un compuesto seleccionado del grupo que consiste en plastificantes, cargas, pigmentos, catalizadores mejoradores de la capacidad de aclimatación, y sus mezclas.
8. El sellador de la reivindicación 4 que comprende 10-90% en peso de la resina termoplástica de fusión en caliente, comprendiendo la resina de fusión en caliente un compuesto seleccionado del grupo que consiste en parafina clorada sólida, aceite de soja epoxidado, poliisobutileno, y sus mezclas, y 5-50% en peso de la resina curable por humedad.
ES96936874T 1995-10-25 1996-10-23 Sellador de vidrio aislante, de aplicacion en caliente, de un componente, que cura quimicamente. Expired - Lifetime ES2224180T3 (es)

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