JP2001207156A - インシュレイティングガラス窓のシーリング方法 - Google Patents
インシュレイティングガラス窓のシーリング方法Info
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Abstract
方法を提供する。 【解決手段】 ジチオジアルキレングリコールおよび脂
肪族ジオール、ならびに、任意に、ジオールの部分的な
置換としての脂肪族トリオールがランダム共重合された
ヒドロキシル基を末端基とするポリスルフィドポリアセ
タールであって、該ポリアセタールの数平均分子量が約
500から約10000であるもの、触媒、およびNC
O/OH比が約1:1から約1.2:1の範囲となる量
のポリイソシアネートを含む混合物で、窓の外辺に沿っ
たU型の溝および2枚の窓ガラスの間を充填し、該混合
物を硬化してポリスルフィドベースのポリウレタンシー
ラントを形成することを含む、インシュレイティングガ
ラス窓のシーリング方法が開示される。
Description
ィドの最も優れた特性を合わせ持つインシュレイティン
グガラス窓(insulating glass wi
ndow)のための改良されたシーラントに関する。さ
らに、ヒドロキシル基を末端基とするポリスルフィドポ
リホルマール(polyformal)から形成される
ポリウレタンシーラントに関する。「インシュレイティ
ングガラス窓」とは、構造にインシュレイティング特性
を付与する2枚の窓ガラスの間の間隔を作るために、両
表面の間が間隔をあけられた位置関係になっている2枚
の窓ガラスを含む構造を示す。その最も広く用いられる
型では、2枚の平行な窓ガラスは、窓ガラスのガラス板
上の周辺に沿って置かれた金属のまたは有機物の樹脂ス
ペーサーによって間隔をあけられ、それによって窓ガラ
スの内部表面が脚であり、スペーサーの面が底であるU
型の溝を形成する。概して、スペーサーは、閉鎖された
空隙を乾燥状態に保つためモレキュラーシーブといった
水吸着剤物質で充填された空間を有する形をしている。
窓の外辺に沿ったU型の溝は、満足して使用するために
必要な特性を合わせ持つシーラントで満たされている。
これらの特性のいくつかを以下に示す。
が入るのを妨ぐため、シーラントは非常に低い透湿度
(MVT)を有さなければならない。そのような間隔に
存在する湿気は、視界および外観上の問題を起こしなが
ら、窓ガラスの内部表面で凝縮する傾向にある。もし、
シーラントが満足な透湿度を有さないなら、インシュレ
イティングユニットの寿命は著しく減じられるだろう。
ガラスの応力を軽減するため、温度変化によって引き起
こされるインシュレイティングガラス構造の収縮および
膨張の際にシーラントがたわむよう、優れた伸び率およ
びフレキシビリティー(flexibility)をシ
ーラントは有さなければならない。日光、湿気、および
大きな温度変化に曝される長い期間の使用の間に劣化し
ない、ガラスとの優れた結合もシーラントは形成しなけ
ればならない。引張接着強度(tensile adh
esion strength)は、結合強度の重要な
指標である。
タニエロ(Santaniello)はシーラントおよ
び接着剤を形成する、ポリオールと硬化可能なイソシア
ネート基を末端基とする特定のポリスルフィドプレポリ
マーを開示している。該プレポリマーは以下の式を有す
るヒドロキシル基を末端基とするポリスルフィド: HO−R’SS(R’’SS)nR’−OH [式中、R’およびR’’は同じ2価の脂肪族の基であ
り、炭素鎖は酸素原子でさえぎられてもよく、分子量は
500から9000である]から形成される。R’がポ
リメチレンである場合のポリスルフィド主鎖を有するポ
リウレタンの特性に関する教示はない。
の優れた耐性、低いアルゴンマイグレーション、フリー
ラジカル酸化に対する優れた耐性、および優れた加工性
を有する優れた液体ポリスルフィドと、低い透湿度(M
VT)、低い水膨潤度、優れた電気抵抗、およびインシ
ュレイティングガラス窓の有機成分への優れた接着性を
特徴とするポリウレタンを組み合わせた、丈夫なシーラ
ントを用いてインシュレイティングガラス窓をシーリン
グする方法を提供することである。本発明の別の目的
は、分子量および架橋結合密度が同じである公知のポリ
スルフィドベースのポリウレタンシーラントより硬くな
いシーラントを提供することである。インシュレイティ
ングガラスシーラントの生成において中間体または先駆
物質として用いられることができるイソシアネート基を
末端基とするポリスルフィドを提供することは、本発明
の目的に関係する。ジチオジアルキレングリコールおよ
び脂肪族ジオール、ならびに、任意に、ジオールの部分
的な置換としての脂肪族トリオールまたはより高官能な
ポリオールがランダム共重合されたポリアセタール(c
opolymeric polyacetal)とのポ
リイソシアネートの縮合物を含むインシュレイティング
ガラスシーラントによって、本発明の以下の記述から明
白になるこれらおよび他の目的は達成される。
(トリオールの存在下又は非存在下で)と、ホルムアル
デヒド、好ましくはより低い揮発性、きわめて容易な入
手可能性、および低いコストのゆえにパラホルムアルデ
ヒドとの反応によって生成される。本発明の目的のため
の中間体としての共重合性のポリアセタールの合成は、
全ての反応成分、およびトルエンスルホン酸といった酸
性触媒またはAMBERLITE IR 120といっ
た酸性イオン交換樹脂を反応容器に投入し、約60から
約100℃またはそれ以上に加熱する、基本的に1段工
程である。最大反応温度は、どちらも管理することがで
きる、反応物および生成物の揮発性および/または熱安
定性によってのみ制限される。トルエンといった溶媒
を、反応混合物からの縮合の水を抜き取るのを助けるの
に用いることができる。反応混合物から水がほとんどま
たはそれ以上放出されない際に、反応は止められるか、
または分子量を上げるためにさらなるアルデヒドを加え
ることができる。反応混合物を、その後冷却し、水酸化
アンモニウム、水酸化カルシウム、または炭酸カリウム
といった塩基で中和し、ろ過する。溶媒は蒸留によって
取り除かれ、未反応のグリコール、他のジオール、およ
びトリオールを取り除くために反応生成物を真空下さら
にストリップすることができる。ポリアセタールは、約
500から約10000、好ましくは約1500から約
4500の数平均分子量を有する。
許第2,527,378号に示されている方法を用いて
調製され、かかる開示も本明細書に組み込まれ参照され
る。ジチオジアルキレングリコールのアルキレン基は、
2から20個の炭素原子を含む。最も単純でしばしばジ
チオジグリコールと呼ばれるジチオジエチレングリコー
ルは好ましいものであるが、他の例としては例えばプロ
ピレン、ブチレン、へキシレン、および他の直鎖の同族
体、ならびに、アルキレン基が枝分かれしたものが挙げ
られる。別法では、ジチオジアルキレングリコールは、
メルカプトアルコールの酸化によって生成されることが
できる。
ってポリアセタールに変換するためのコモノマーとして
適している: (1)2,2−ジメチル−1,3−プロパンジオール;
エチレングリコール;テトラメチレングリコール;ヘキ
サメチレングリコール;オクタメチレングリコール;お
よびデカメチレングリコールといった、2から20の炭
素原子の鎖長を有するアルカンジオール; (2)1−プロピレン−1,2−ジオール;2−プロピ
レン−1,2−ジオール;1−ブチレン−1,2−ジオ
ール;3−ブチレン−1,2−ジオール;1−へキシレ
ン−1,3−ジオール;1−ブチレン−2,5−ジオー
ル;および2−ブテン−1,4−ジオールといった、ア
ルケンジオール; (3)シクロペンチレン−1,3−ジオール;シクロへ
キシレン−1,2−ジオール;シクロへキシレン−1,
3−ジオール;およびシクロへキシレン−1,4−ジオ
ールといったシクロアルキレンジオール; (4)ジ(β−ヒドロキシエチル)エーテルおよびHO
CH2C(=O)NH(CH2)4NH(O=)CCH
2OHといったアルカンエーテルジオールおよびジアミ
ドアルカンジオール; (5)シクロヘキサンジメタノール;ならびに (6)ヒマシ油ならびにそれから誘導されるジオールお
よびトリオール。本発明方法に従って、ポリアセタール
に変換されその後ポリウレタンに変換されるのに適した
ジヒドロキシ化合物の例としては、エチレングリコー
ル、ジエチレングリコール、プロピレングリコール、ブ
チレングリコール、またはヘキサメチレングリコール、
ならびにコハク酸、アジピン酸、およびセバシン酸とい
ったジカルボン酸との該化合物の反応から得られるヒド
ロキシ基を末端基とするポリエステルが挙げられる。本
発明方法の目的に最も適したポリエステルは、分子量が
約200から約2000であるポリエステルである。
テルグリコール、ポリプロピレンエーテルグリコール、
他のポリアルキレンエーテルグリコールといったポリエ
ーテル、および混合物、または分子量が約100から約
6000であるそれらのコポリマーを、本発明の目的の
ためにポリウレタンへ変換するためのポリアセタールの
調製における中間体として用いることができる。ポリイ
ソシアネートとの続く反応で本発明に従ってインシュレ
イティングガラスシーラントを形成するポリアセタール
に変換するのにも適している共重合性のジオールは、そ
のようなジヒドロキシ化合物とのジチオジアルキレング
リコールの共縮合によって生成されることができる。酸
触媒される反応は、米国特許第2,582,605号に
教示されており、かかる開示は本明細書に組み込まれ参
照される。その目的に適したジオールは、例えば、エチ
レングリコールまたはプロピレングリコールといった2
から20の炭素原子を有するアルキレングリコールのジ
チオジグリコールとの共縮合によって生成されることが
できる。β−ヒドロキシアルキルスルフィド(β−hy
droxyalkyl sulfide)基またはヒド
ロキシアルキル基でキャップされた重合体鎖を有するこ
とを望むかどうかによって、モル比を広い範囲で変える
ことができる。
適なポリヒドロキシおよび/またはポリイソシアネート
化合物の混合物を用いることができることが、当業者に
理解される。脂肪族のジオールは、全ジオール重量の約
50%まで構成することができるが、好ましくは、約1
から約20%である。架橋されたポリアセタールが望ま
れる際には、全ポリオール混合物の重量で、約10%ま
での脂肪族トリオールを用いることができる。トリオー
ルとしては、1,2,3−プロパントリオール;1,
3,5−トリス(2−ヒドロキシエチル)シアヌル酸;
トリメチロールプロパン、およびヒマシ油が挙げられ
る。
ヒドロキシル基を末端基とするポリスルフィドポリアセ
タール(polysulfide polyaceta
l)がポリイソシアネートと当量基準で約1:1から約
1.2:1、好ましくは約1.05:1の比で反応させ
られる1段工程で調製されることができる。部分的に硬
化したシーラントを窓の決まった場所に置いた後、反応
の最終段を起こらせることができる。あるいは、シーラ
ントの生成は、イソシアネート基を末端基とするポリス
ルフィドポリアセタールが最初に形成され、その後化学
量論的に必要な追加のヒドロキシル基を末端基とするポ
リスルフィドポリアセタールが先駆物質と混合される2
段工程で行われることができる。
ティングガラスシーラントになるポリスルフィドベース
のポリウレタンを調製するために非常に様々なポリイソ
シアネートを、上記のヒドロキシル基を末端基とするポ
リスルフィドと好適に反応させることができる。概し
て、ポリウレタン樹脂の調製において従来提案されてい
るいかなる有機ポリイソシアネートも本発明中で用いる
ことができる。適したポリイソシアネートとしては、例
えば(IPDIと略す)イソホロンジイソシアネート;
トリレン−、メタフェニレン−、(MDIと略し、商標
RUBINATE 9310で売られている)メチレ
ン−ビス−(フェニレン−4−)、ビフェニレン−4,
4’−;3,3’−ジメトキシビフェニレン−4,4’
−;3,3’−ビフェニレン−4,4’−;および(M
TMXDIと略す)メチレン−(テトラメチルキシレン
−)といったアリーレンポリイソシアネート;エチレン
−、エチリデン−、プロピレン−1,2−、ブチレン−
1,4−;ブチレン−1,3−;シクロヘキシレン−
1,4−;メチレン−ビス(シクロヘキシル−4,
4’)−;および(HDIと略す)ヘキサメチレン−
1,6−ジイソシアネートといったアルキレンポリイソ
シアネートが挙げられる。商標 RUBINATE 1
790で売られているMDIプレポリマーのような、商
業的に入手できるイソシアネート基を末端基とするプレ
ポリマーも本発明の硬化剤として適している。
ラントを作るのに適した方法には、ヒドロキシル基を末
端基とする共重合性のポリスルフィドポリアセタール、
硬化触媒、鎖伸長剤、可塑剤、充填剤、脱水剤、および
チキソトロピック剤を混合することでシーラントベース
を始めに作ることが含まれる。2枚の窓ガラスのU型の
溝の周囲付近に置かれる少し前に混ぜ合わせる2つのパ
ッケージとして、シーラントベース(A剤)は硬化剤
(B剤)と一緒に売られている。シーラントベースを作
るための一般的な手順には、ポリアセタール、鎖伸長
剤、および可塑剤をスウィープブレード(sweep
blade)を用いているロス(ROSS)、ホックメ
イヤー(HOCKMEYER)、またはシャー(SHA
R)ミキサーといった容器の中で配合することが含まれ
る。チキソトロピック剤、充填剤、および脱水剤をカウ
レス(Cowles)タイプのブレードを用いて配合物
中に分散させ、ヘグマングラインド(Hegman g
rind)が2ミルより小さくなるまで完全真空下、高
速で粉砕する。湿気は、トルエンとの共沸蒸留により6
00ppmより低くされる。接着促進剤、および追加の
チキソトロピック剤が、必要であるならシーラントベー
スを仕上げるために触媒と配合される。B剤を作るため
に、1つまたはそれ以上のポリイソシアネート硬化剤が
窒素雰囲気下、接着促進剤、顔料、ならびにチキソトロ
ピック剤の存在下又は非存在下で、混合される。
リスルフィドポリアセタールは、ポリイソシアネートを
該ポリスルフィドとNCO:OH比が1.2:1を越え
る、好ましくは約2:1またはそれを越える比で反応さ
せることで、本発明のプレポリマーとして用いるため
の、容易に硬化するイソシアネート基を末端基とするポ
リスルフィドポリアセタールに変換されることができ
る。プレポリマーは、貯蔵および所望の場所に安全に運
送されることができる。ポリウレタンの分野で公知であ
るように、プレポリマーを化学量論的に必要な量の任意
のポリオールと混合し、混合物を2枚の窓ガラスの間の
U型の溝の周囲に置くことで、完全に硬化したシーラン
トを得られる。しかしながら、式IIのヒドロキシル基
を末端基とするポリスルフィドを硬化反応におけるポリ
オールとして用いるのが好ましい。本発明のシーラント
は、本発明のポリウレタンを約15重量%から約30重
量%、好ましくは約20重量%から約25重量%含む。
フィドベースのプレポリマーの対応するポリウレタンへ
の硬化を促進するために用いられることができるが、好
適な触媒としては、例えばジブチルスズジラウレートと
いった、有機錫部分の炭素原子が約1個から4個および
炭酸塩部分の炭素原子が約8個から約12個であるジオ
ルガノ錫カルボン酸塩(diorganotin ca
rboxylate)があげられる。触媒は、単独また
は混合して、配合された反応混合物の重量に基づいて約
0.0001重量%から約0.1重量%の量で用いるこ
とができる。所望な際には、オレイン酸等の調節剤を約
0.005から約0.1重量%加えることで、反応速度
を遅くすることができる。ポリスルフィドベースのポリ
ウレタンの分子量は、シーラントパッケージのA剤にn
−デシルメルカプタンといった連鎖停止剤を加えること
で調節されることができる。または、強度は、鎖伸長剤
として、1,4−ブタンジオールといった短鎖のジオー
ルを0.1から1重量%添加することによって向上させ
られることができる。本発明に従って調製したシーラン
トの加工時間(work time)は、大きくは用い
たヒドロキシル基を末端基とするポリスルフィドの分子
量、温度、および触媒のタイプ、またはもし用いたので
あれば調節剤によって、10から90分の範囲で変化す
る。
重量%の炭酸カルシウム、タルク、マイカ、板状クレー
(platey clay)といった充填剤も含む。該
シーラントは、約0.12から約1重量%の、例えばア
ミノプロピルトリメトキシシラン、メルカプトプロピル
トリメトキシシランおよびグリシドキシプロピルトリメ
トキシシランといったシランのようなガラス接着促進剤
も任意に含むことができる。本発明のシーラント中に約
15から約30%の可塑剤も存在させることができる。
可塑剤の例としては、アルキルベンジルフタレート(例
えば、アルキルはオクチル)および塩素化パラフィンが
挙げられる。本発明のシーラント中に含まれる他の任意
成分としては、着色剤、紫外線安定剤、およびレオロジ
ー調整剤(rheology control age
nt)が挙げられる。
249で測定される透湿度が約20グラム/m2/日以
下、好ましくは約15グラム/m2/日以下である。本
発明のシーラントは、ガラス、アルミニウム、マイラー
フィルムと優れた結合を形成する。ASTM C−11
35で測定される引張接着強度は、少なくとも約60、
好ましくは少なくとも約90ポンド/平方インチであ
る。ASTM−D412で測定される伸び率は少なくと
も約100%、好ましくは200%である。以下の実施
例は、ヒドロキシ基を末端基とするポリスルフィドポリ
アセタールの調製および本発明のインシュレイティング
ガラスシーラントを例示する。
ドポリアセタール、可塑剤、アジュバントジオール(a
djuvant diol)、および充填剤、ならびに
トルエンを、ウェルナー(Werner)ミキサー中、
1250rpmで、ドライアイスの充填された凝縮器を
含む真空系下、混合し、余分な湿気(incident
al moisture)を600ppmより少ない量
になるまで取り除いた。表1の品目8−11で特定され
るシラン接着促進剤、スズ触媒、モレキュラーシーブ、
およびシリカが、混ぜ込まれ、硬化前にシールされる前
にポリオールベースの一部にされた。重量は、表1にグ
ラムで示す。用いられた略語は:ジチオジグリコールは
DTDG;1,6−ヘキサンジオールはHXDO;トリ
プロピレングリコールはTPG;1,4−シクロヘキサ
ンジメタノールはCHDM;1,3,5−(トリスヒド
ロキシエチル)シアヌル酸はTHECである。
ン、および顔料を混合し、表2に示されるNCO当量数
を有する硬化剤を得た。シーラントを生成するのに用い
られるNCO当量とOH当量の比も、表2に示す。使用
されるイソシアネートは、MDIプレポリマー(RUB
INATE 1790)およびMDI(RUBINAT
E 9310)である。
加工特性を表3に示す。インシュレイティングガラスシ
ーラントの透湿度は、ASTEM F−1249−90
法で測定した。
Claims (8)
- 【請求項1】ジチオジアルキレングリコールおよび脂肪
族ジオール、ならびに、任意に、ジオールの部分的な置
換としての脂肪族トリオールがランダム共重合されたヒ
ドロキシル基を末端基とするポリスルフィドポリアセタ
ールであって、該ポリアセタールの数平均分子量が約5
00から約10000であるもの、触媒、およびNCO
/OH比が約1:1から約1.2:1の範囲となる量の
ポリイソシアネートを含む混合物で、窓の外辺に沿った
U型の溝および2枚の窓ガラスの間を充填し、該混合物
を硬化してポリスルフィドベースのポリウレタンシーラ
ントを形成することを含む、インシュレイティングガラ
ス窓のシーリング方法。 - 【請求項2】ポリアセタールの分子量が、約1500か
ら約6000である、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】NCO/OH比が約1.05:1である、
請求項1記載の方法。 - 【請求項4】ジチオジアルキレングリコールおよび脂肪
族ジオール、ならびに、任意に、ジオールの部分的な置
換としての脂肪族トリオールがランダム共重合されたヒ
ドロキシル基を末端基とするポリスルフィドポリアセタ
ールを、NCO/OH比が約1:1から約1.2:1で
ポリイソシアネートおよび触媒と反応させることにより
調製されるポリスルフィドベースのポリウレタンを含
む、インシュレイティングガラスシーラント。 - 【請求項5】NCO/OH比が約1.05:1である、
請求項4記載のシーラント。 - 【請求項6】可塑剤およびガラス接着を促進するシラン
がさらに存在する、請求項4に記載のシーラント。 - 【請求項7】ポリアセタールの数平均分子量が約500
から約10000である、請求項4記載のシーラント。 - 【請求項8】ポリアセタールの数平均分子量が約150
0から約4500である、請求項4記載のシーラント。
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