JP2006522728A - ポリシロキサン−尿素コポリマーを有する合わせガラス - Google Patents

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Abstract

本発明の対象は、A)無機または有機ガラスからなる少なくとも1の層および
(B)a1)一般式(I)Q−T−SiRO−(SiRO)−SiR−T−Qの線状ポリシロキサンおよびa2)一般式(II)(Q−T−SiR1/2(Q−T−SiRO2/2(Q−T−SiO3/2(RSiO1/2(RSiO2/2(RSiO3/2(SiO4/2の分枝鎖状ポリシロキサンの混合物[式中、R、T、Q、a、b、c、d、e、fおよびgは請求項1に記載した意味を有する]と、b)多官能性イソシアネートとを反応させることにより得られるポリシロキサン−尿素コポリマーからなる少なくとも1の層を有する合わせガラスである。

Description

本発明は無機もしくは有機ガラスからなる少なくとも1の層と、ポリシロキサン−尿素−コポリマーからなる少なくとも1の層とを有する合わせガラスおよびその製造に関する。
合わせガラスは複合ガラスともよばれ、以前から使用されている。これはサンドイッチ状に構成されており、かつ少なくとも1のガラス板およびその上に存在するポリマー層からなる。合わせガラスは通常のガラスに対して種々の利点を有する。暴力の作用による破壊の際に、ポリマーの層は破片を結合するので、負傷する危険は通常のガラスよりも実質的にわずかである。1枚板の安全ガラスに対する利点は、合わせガラス板は破壊の後でも引き続き透明であるということである。合わせガラスはまた、暴力の作用によるガラス板構造の侵入、たとえば工具、弾丸または嵐の際に飛び回る物体、たとえば大きな木片による侵入も困難にする。さらに層状の構造により付加的な防音および断熱が達成されうる。複合ガラスの使用分野は自動車および車両の建造、航空機の建造ならびに建築産業を含む。
ポリマーの中間層はたとえば濁りがわずかであるか、もしくはないこと、高い強度、きわめて良好なUV安定性、ガラス上でのきわめて良好な付着およびきわめて良好な耐湿性においてわずかな水分吸収性のような特性の組み合わせを有していなくてはならない。
ポリマーの中間層として最も頻繁には、フィルム状の軟化されたポリビニルブチラール(PVB)が使用される。この技術は70年以上にわたり効果的に使用されており、かつポリマーフィルムに関しても加工技術に関しても、常に開発され、かつ改善されてきた。
比較的高い遊離OH基の含有率を有し、かつ可塑剤を含有する、本質的にPVB−尿素からなるポリビニルブチラールは自体、通常、0.76mmの厚さのフィルムとして使用され、これは真空下での加熱および圧縮によりガラス板と接着される。PVBは温度および空気湿度の変化に対してきわめて敏感に反応する。PVBフィルム同士の付着を防止するために、たとえばフィルムロールは使用前に低い温度で貯蔵しなくてはならない。この水分に対する敏感さはポリマーフィルムの著しい濁りを生じ、かつ最終的に合わせガラス中の気泡の形成につながりうる。特にこの効果は合わせガラスの周辺部に現れる。確かに合わせガラスの製造中にこの効果をPVBフィルムの相応する調湿およびコンディショニングにより回避することはできるが、しかし合わせガラスを使用する際に、時間の経過と共にこの効果はそれにもかかわらずたとえば縁に入り込む水分により生じうる。水分および化学薬品の侵入によるこの剥離の現象はすでにポリマーの中間層としてPVBを導入する前に確認され、かつこの問題を改善された構造により排除することが試みられた。しばしば周辺部領域に被覆を施与することのみによってこの問題は少なくとも光学的には排除される。たしかにこのことによって美観が損なわれることは回避されるが、しかし剥離の本質的な問題は排除されない。PVBフィルムのもう1つの欠点は、可塑剤の含有率である。該可塑剤は時間の経過と共に分離し、このことはPVBフィルムの機械的な特性の変化につながりうる、つまり該フィルムはもろく、かつ壊れやすくなる。合わせガラスはこの箇所でその安全作用を失う。さらに可塑剤の分離は同様に、合わせガラスの縁から始まる剥離に現象につながりうる。PVBフィルムを使用して製造された合わせガラスの縁はさらに、たとえばシーラントから分離されうる化学薬品に対して敏感である。しかしシーラントはしばしば、合わせガラスとフレーム構造とを継続的に結合するために必要である。再び剥離が生じうる。
PVBフィルムからなる合わせガラスのきわめて重大な欠点はPVBの比較的高いガラス転移温度Tgから生じるが、これは可塑剤を含有するタイプの場合、約16℃である。ガラス転移温度より明らかに低いか、または明らかに高い温度では、合わせガラスはその良好な安全性を失う。
ポリマーの中間層、つまりポリウレタン、ポリ尿素、エポキシド、ポリエステル、(メタ)アクリレート、シリコーン、シリコーン樹脂ポリマー、MSポリマー(変性シリコーンポリマー、ホットメルト接着剤、被覆およびシーラント、プラスチゾル、ポリエチレンおよびポリビニルアセテートのための代替的な提案は、たとえばWO99/62707に記載されている。
DE1596960には安全複合ガラス物品が記載されており、この場合、中間層はケイ素を含有するポリウレタンからなる。このケイ素含有ポリウレタンは、ポリオールと、シラノール基またはアルコキシシラン基を有するケイ素化合物とからなる反応生成物を含有している。その際にSi−O−C−結合を有する化合物が形成されるが、これは公知のとおり、加水分解安定性ではない。従って使用の過程においてこのようなポリマーを有する合わせガラスは枠側からその特性が損なわれる。というのも、ポリマーが次第に分解されるからである。このことにより合わせガラスの機能はこの帯域ではもはや与えられていない。DE1596960のポリウレタンはSi−CH−OH基を有するケイ素含有化合物も含有しうる。このような化合物は特にきわめて入手が困難であり、従ってその製造において高価である。さらにアミノ基がアミノアルコールにより導入されうるが、しかしこれは同様に加水分解安定性ではなく、かつさらに変色傾向のある生成物につながる。
US6156417には、シロキサンにより変性することができるポリウレタンが記載されている。シロキサンの単なる混合物に加えて、生成物はシロキサノールとイソシアネートとの反応により得ることができ、このことによりシリルウレタンが生じることが記載されているが、これも同様に加水分解安定性ではない。
さらにシロキサン含有ポリウレタンにより達成することができる機械的強度は、合わせガラスにおける使用目的にとって十分ではない。官能基がSi−C−結合によりシリコーン骨核に結合することによっても何ら変わりはない。
本発明の対象は、
(A)無機または有機ガラスからなる少なくとも1の層および
(B)a1)一般式(1)
Q−T−SiRO−(SiRO)−SiR−T−Q (1)
の線状ポリシロキサンおよび
a2)一般式(2)
(Q−T−SiR1/2(Q−T−SiRO2/2(Q−T−SiO3/2
(RSiO1/2(RSiO2/2(RSiO3/2(SiO4/2 (2)
[上記式中、
QはNH−RまたはOHを表し、
Tは1〜20の炭素原子を有する二価の炭化水素基を表し、該基中で相互に隣接していないメチレン単位は基NRまたはOにより置換されていてもよく、かつ
Rはフッ素、塩素または−CNにより置換されていてもよく、1〜20の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、
は水素を表すか、またはフッ素、塩素または−CNにより置換されていてもよく、1〜20の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、
は水素原子を表すか、またはフッ素または塩素または−CNにより置換されていてもよく、1〜6の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、
nは0の値または1〜1000の整数を表し、かつ
a、b、c、d、e、fおよびgは0の値または整数を表すが、ただし、b+c+f+gの合計は少なくとも1であり、a+b+cの合計は少なくとも2であり、かつQに関してNH−Rの表すもの:OHの比は、ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)中の尿素基およびウレタン基の比が少なくとも4:1であるように選択する]の分枝鎖状ポリシロキサン
の混合物と
b)多官能性イソシアネート
とを反応させることにより得られるポリシロキサン−尿素コポリマーからなる少なくとも1の層
を有する合わせガラスである。
線状アミノ官能性ポリシロキサン(a1)と分枝鎖状アミノ官能性ポリシロキサン(a2)とからなる混合物と、少なくとも2のNCO基を有する多官能性イソシアネート(b)との反応により得られるポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)は、尿素基対ウレタン基の比が少なくとも4:1である場合に、PVBフィルムにより達成されるような、相応する強度を達成する。
線状のアミノ官能性ポリシロキサン(a1)および分枝鎖状のアミノ官能性ポリシロキサン(a2)と、多官能性イソシアネート(b)とを組み合わせることにより、すべての所望の特性、例えば十分な弾性および低いガラス転移温度Tにおいてポリマー(B)の高い強度を組み合わせることができ、その際、これらの特性は広い温度範囲でわずかに変化するのみである。こうして製造したポリマー(B)はさらに、変色傾向を有していない。
有利にはTは二価の直鎖状もしくは分枝鎖状のアルキル基、アリール基またはアラルキル基であり、該基は有利には直鎖状である。有利にはTは1〜6の炭素原子を有する炭化水素基を有する。特にTはメチレンまたはプロピレンを表す。
炭化水素基R、Rは、線状、分枝鎖状または環式の脂肪族、芳香族または混合された脂肪族−芳香族であってよい。有利にはRおよびRは1〜6の炭素原子を有する一価のアルキル基であり、かつフェニル基を表し、特に該基は置換されていない。特に有利な基RおよびRはメチル、エチル、ビニルおよびフェニルであり、特にメチルである。
有利にはRは水素原子またはメチル基、エチル基、プロピル基またはブチル基を表す。
有利にはnは10〜200、特に有利には10〜50の値である。
一般式(1)の線状ポリシロキサン(a1)は、ほぼ線状である。つまり、T−単位(RSiO3/2)は完全に排除されいるわけではなく、技術により条件付けられる不純物の範囲内においてのみ存在すべきである。1000のD−単位(SiRO)に対して有利には最大で5のT−単位、特に最大で1のT−単位が現れる。
一般式(2)の分枝鎖状のポリシロキサン(a2)において、a+b+cの合計は有利には3〜40、特に3〜10であり、かつd+e+f+gの合計は有利には0〜160、特に0〜40である。
分枝鎖状のポリシロキサン(a2)において、a+b+c+d+e+f+gの合計は有利には3〜200の値であり、特に有利には3〜50の値である。
有利であるのは、b=c=e=f=0(QMM樹脂)またはa=c=f=g=0(側位にアミノ基を有するアミン油)であるアミノ官能性ポリシロキサン(a2)である。
有利には線状のアミノ官能性ポリシロキサン(a1)対分枝鎖状のアミノ官能性ポリシロキサン(a2)の質量比は50:50〜95:5、特に65:35〜90:10である。
有利にはポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)中の尿素基およびウレタン基の比は少なくとも10:1、特に有利には50:1、特に尿素基のみが存在する。
多官能性イソシアネート(b)は、少なくとも2および有利には最大で4のイソシアネート基を有する。有利であるのは有機ジイソシアネートおよびプレポリマー、特にその都度2のイソシアネート基を有する線状のプレポリマーおよびこれらの混合物である。
有利であるのは一般式(3)
OCN−B−[NH−C(O)−X−A−X−C(O)−NH−B−]NCO (3)
[式中、
Aは、二価の、場合によりフッ素、塩素またはCNにより置換され、1〜5000の炭素原子を有する炭化水素基を表し、該基は−O−および−O−CO−O−から選択される基により中断されていてもよく、
Bは、二価の、場合によりフッ素、塩素またはCNにより置換され、1〜100の炭素原子を有する炭化水素基を表し、
Xは、N−RまたはOを表し、かつ
mは、0または1〜10の値を表すが、ただしその際、m>0の場合には、N−R:Oの比は、ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)中の尿素基およびウレタン基の比が少なくとも4:1であるように選択される]のジイソシアネートもしくはプレポリマーである。
特に有利にはm=0である。
有利な多官能性イソシアネートはジイソシアネート、例えば4,4′−メチレンビス(フェニルイソシアネート)MDI、2,4−および2,6−トルオールジイソシアネートTDI、ヘキサメチレンジイソシアネートHMDIおよびイソホロンジイソシアネートIPDIである。特に有利であるのは脂肪族イソシアネートである。
プレポリマーは、上記のイソシアネートを過小量のポリオールと反応させることにより製造される。プレポリマーのために有利なポリエーテル成分はポリエチレングリコール、ポリプロピレングリコール、ポリエチレンプロピレングリコールおよびポリエステルポリオールである。
付着性を改善するために、ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)に、接着性シランを添加することができる。定着剤のための例は加水分解可能な基およびSiC結合したビニル基、アクリルオキシ基、メタクリルオキシ基、イソシアナト基、エポキシ基、酸無水物基、酸基、エステル基またはエーテル基を有するシランならびにこれらの部分加水分解物および混合加水分解物である。
定着剤のための例は、3−イソシアナトプロピルトリメトキシシラン、3−イソシアナトプロピルトリエトキシシラン、3−イソシアナトプロピルジメトキシメチルシラン、3−イソシアナトプロピルジエトキシメチルシラン、3−イソシアナトプロピルメトキシジメチルシラン、3−イソシアナトプロピルエトキシジメチルシラン、イソシアナトメチルトリメトキシシラン、イソシアナトメチルトリエトキシシラン、イソシアナトメチルジメトキシメチルシラン、イソシアナトメチルジエトキシメチルシラン、イソシアナトメチルメトキシジメチルシランおよびイソシアナトメチルエトキシジメチルシラン、3−アミノプロピルトリメトキシシラン、3−アミノプロピルトリエトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロオイルトリメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルトリエトキシシラン、3−アミノプロピルメチルジメトキシシラン、3−(2−アミノエチル)アミノプロピルメチルジメトキシシラン、シクロヘキシルアミノメチルトリエトキシシラン、グリシドオキシプロピルトリメトキシシラン、グリシドオキシプロピルトリエトキシシランである。
ビニル基を有するシランおよび加水分解可能な基としてエトキシ基もしくはアセトキシ基を有するエポキシ基を有するシランが有利である。グリシドオキシプロピルトリエトキシシラン、ビニルトリエトキシシランおよびビニルトリアセトキシシランもしくはこれらの部分加水分解物および混合加水分解物は特に有利である。
定着剤は、その都度コポリマー(B)の全質量に対して0.01%〜5%、有利には0.1%〜2%の量で、特に有利には0.4%および0.7%の量で添加される。
接着性シランもしくはその溶液および加水分解−縮合生成物は、ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)から製造したフィルムの表面上に施与することもできる。
合わせガラスを製造するために有利な1つの方法では、ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)を第一工程で、線状ポリシロキサン(a1)および分枝鎖状ポリシロキサン(a2)の混合物と、ポリイソシアネート(b)とを反応させることにより製造し、かつポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)を第二工程で無機もしくは有機ガラス(A)からなる、少なくとも1の層の上に施与する。
ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)の製造は、適切な溶剤中で、または溶剤を用いずに行うことができる。接着性シランは第一工程で反応の前または反応中に添加することができる。
ポリシロキサン−コポリマー(B)は、熱可塑性および弾性を有する、つまり融点もしくは軟化点を下回ると、ゴム弾性であり、これらの温度を超えると粘性の液体である。
種々の成分の反応は、適切な溶剤中で、または溶剤を用いずに、押出機中で行うことができる。押出機中での反応が有利であり、その際、個々の成分は順次、場合によりその都度、当業者が決定すべき滞留時間の後で、適切な順序で添加される。押出機の出口で完成した生成物を例えば顆粒として取り出すか、または同時に所望の厚さを有するフィルムとして取り出す。後者が特に有利である。
合わせガラスはサンドイッチ状に構成されており、かつ少なくとも1のガラス層(A)およびその上に存在する、ポリシロキサン−コポリマー(B)からなる層からなるが、しかし通常は少なくとも2のガラス層(A)と、該ガラス層(A)を相互に結合する、1の中間層(B)とからなる。ガラス層(A)は、無機ガラス、例えばフロートガラスから、および/または有機ガラス、例えばポリカーボネート−(PC)もしくはポリメチルメタクリレートガラス(PMMA)からなっていてよい。ガラス層(A)の上には常に、ポリシロキサン−コポリマー(B)からなる層が続く。ポリシロキサン−コポリマー(B)からなる層は、均一な材料からなっているか、またはポリシロキサン−コポリマー(B)からなる種々の層からなる多層であってもよい。
ガラス(A)およびポリシロキサン−コポリマー(B)の間の結合は種々の方法で得ることができる。1つの簡単な方法は、例えばポリシロキサン−コポリマー(B)からなる層がフィルムである。このフィルムを両方のガラス板(A)の間に設置し、かつ該フィルムが少なくとも軟化しはじめる温度まで加熱し、かつ同時にプレスすることにより複合材が製造される。合わせガラスを製造するためのもう1つの可能性は、ガラス板(A)上に液状のポリシロキサン−コポリマー(B)を、例えばナイフ塗布、ローラー塗布またはスクリーン印刷法により施与することである。合わせガラスは最終的に、第二のガラス板(A)をポリシロキサン−コポリマー(B)からなる層の上に設置し、かつ再度、温度を高め、かつプレスすることにより複合材が得られることによって得られる。この場合にもすでに記載したようなガラス板(A)の前処理を行うことができる。
第三の可能性は、場合により再び定着剤により処理したガラス板(A)を適切なスペースホルダーにより、定義された幅の間隙が得られるように設置することである。この間隙に液状のポリシロキサン−コポリマー(B)を適切な加熱した容器から、供給装置により導入し、その際、ガラス板の縁は、ポリマー溶融液が不所望の箇所で流出することがなく、かつガラス板の間に存在する空気のみが抜けることができるように閉鎖されている。
合わせガラスを製造するために、ポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)は有利にはフィルムとして使用する。
有利には接着性シランを第一工程の後でポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)または無機もしくは有機ガラス(A)の上に、またはポリシロキサン−尿素−コポリマー(B)および無機もしくは有機ガラス(A)上に施与する。
接着性シランの施与は公知の方法で複合材を製造する前にフィルム上に、および/またはガラス上に行うことができる。適切な溶剤中の定着剤の溶液を使用することができる。この方法のためにプライマーの概念が用いられる。

Claims (8)

  1. (A)無機または有機ガラスからなる少なくとも1の層および
    (B)a1)一般式(1)
    Q−T−SiRO−(SiRO)−SiR−T−Q (1)
    の線状ポリシロキサンおよび
    a2)一般式(2)
    (Q−T−SiR1/2(Q−T−SiRO2/2(Q−T−SiO3/2
    (RSiO1/2(RSiO2/2(RSiO3/2(SiO4/2 (2)
    [上記式中、
    QはNH−RまたはOHを表し、
    Tは1〜20の炭素原子を有する二価の炭化水素基を表し、該基中で相互に隣接していないメチレン単位は基NRまたはOにより置換されていてもよく、かつ
    Rはフッ素、塩素または−CNにより置換されていてもよく、1〜20の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、
    は水素を表すか、またはフッ素、塩素または−CNにより置換されていてもよく、1〜20の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、
    は水素原子を表すか、またはフッ素または塩素または−CNにより置換されていてもよく、1〜6の炭素原子を有する一価の炭化水素基を表し、
    nは0の値または1〜1000の整数を表し、かつ
    a、b、c、d、e、fおよびgは0の値または整数を表すが、ただし、b+c+f+gの合計は少なくとも1であり、a+b+cの合計は少なくとも2であり、かつQに関してNH−Rの表すもの:OHの比は、ポリシロキサン−尿素コポリマー(B)中の尿素基およびウレタン基の比が少なくとも4:1であるように選択する]の分枝鎖状ポリシロキサン
    の混合物と
    b)多官能性イソシアネート
    とを反応させることにより得られるポリシロキサン−尿素コポリマーからなる少なくとも1の層
    を有する合わせガラス。
  2. Tが1〜6の炭素原子を有する炭化水素基である、請求項1記載の合わせガラス。
  3. Rが1〜6の炭素原子を有する一価のアルキル基を表すか、またはフェニル基を表す、請求項1または2記載の合わせガラス。
  4. ポリシロキサン−尿素コポリマー(B)が接着性のシランを含有する、請求項1から3までのいずれか1項記載の合わせガラス。
  5. 請求項1から4までのいずれか1項記載の合わせガラスの製造方法において、ポリシロキサン−尿素コポリマー(B)を第一工程で線状ポリシロキサン(a1)および分枝鎖状ポリシロキサン(a2)の混合物と、ポリイソシアネート(b)との反応により製造し、かつポリシロキサン−尿素コポリマー(B)を第二工程で無機または有機ガラス(A)からなる少なくとも1の層の上に施与することを特徴とする、請求項1から4までのいずれか1項記載の合わせガラスの製造方法。
  6. 接着性のシランを第一工程でポリシロキサン−尿素コポリマー(B)に添加する、請求項5記載の方法。
  7. 接着性のシランを第一工程の後でポリシロキサン−尿素コポリマー(B)上に、または無機または有機ガラス(A)上に、またはポリシロキサン−尿素コポリマー(B)と、無機または有機ガラス(A)との上に施与する、請求項5記載の方法。
  8. 第一工程での反応を押出機中で行い、かつ形成されるポリシロキサン−尿素コポリマー(B)を引き続き直接フィルムとして押し出す、請求項5または6記載の方法。
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