JP2648444B2 - 密封式複層窓用のスペーサエレメントの製造方法 - Google Patents
密封式複層窓用のスペーサエレメントの製造方法Info
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Description
出願である係属共願第 号(出願人処理番
号:RD−22,025)を参照されたい。本発明は、密封式複
層窓用の硬質または半硬質スペーサ内の乾燥剤充填シリ
コーン組成物を硬化させるのに赤外線を使用する方法に
関する。
6,063号および第4,205,104号には、軟質
のスペーサシールエレメントとしてシリコーンとブチル
ゴムを有する密封式複層窓が示されている。米国特許第
4,622,249号では、類似の材料がスペーサとし
て使われている。しかしながら、ブチルゴムは外側のシ
ーラントとして使用され、乾燥剤を充填したシリコーン
シーラントが内側のスペーサとして使用されている。米
国特許第5,007,217号では、内側スペーサが、
乾燥剤材料を含有する透湿性で軟質または半硬質のフォ
ーム材から作成されている。多くの場合、グレイジング
ユニット(glazing unit)は最終組立工程で施工すること
ができる熱収縮性プラスチックフィルムを含んでいるこ
とが多いので、スペーサとしてはより硬質の材料が好ま
しい。プラスチックフィルムの熱収縮の後で、コーナー
にしわが形成されるのを防ぐのに充分なスペーサの剛性
が必要とされることが多い。
性であるため複層窓の用途向けのスペーサとして好まし
いことが多い。また、水和アルミナとケイ酸カルシウム
またはケイ酸ナトリウムから誘導される脱水ゼオライト
が乾燥剤として広く受け入れられるようになっている。
あるデザインでは乾燥剤が、穴のあいた壁を有するスチ
ール製チューブ状スペーサ内に直接使われる。湿気の吸
収は、設置されたスペーサの壁を通して行なわれる。乾
燥剤はスペーサの末端に含まれることがあるので、経済
的な方法で乾燥剤を導入するのは難しいことがある。
V字型のオープンチャネルをもっているのが好ましい。
しかし、乾燥剤がこぼれて(SPILLAGE)失われるのを最小
限に抑えるためには、約50℃未満の温度で少なくとも
60分間混合物が安定で流動可能な状態に保たれるよう
に熱硬化性の乾燥剤バインダが必要であることが多い。
さらに、得られる硬化製品はスペーサの壁に接着しなけ
ればならず、一方、複層窓構造中に組込まれたときその
吸湿能を維持しなければならない。
リシロキサン組成物に関する同時係属中の米国特許出願
( 出願人処理番号:RD-22,025)には、赤外放射線エネル
ギーを使用することによって硬化させることができるシ
リコーン材料が記載されている。ゼオライトのような乾
燥剤を赤外線硬化性シリコーン材料とブレンドすると、
得られる硬化性シリコーン組成物は流動性であり、硬質
のスペーサ(たとえばスチール製または熱可塑性プラス
チック材料製)中に容易に装入することができ、その後
赤外線を利用して容易に硬化させることができるという
ことが判明した。また、得られる硬化したシリコーン製
品は、その吸湿能を保持したままでスペーサの壁に接着
することが判明した。
のチャネルを有しており密封式複層窓用として有用な半
硬質の熱可塑性または金属製スペーサの中に、流動可能
な赤外線硬化性のシリコーン組成物を注入し、その後、
(2)こうして装入された赤外線硬化性シリコーン組成
物を、波長が700〜10,000nmで強度が少なく
とも0.5〜100ワット/cm2 の赤外線に、組成物
が実質的に硬化するまで暴露することからなる方法が提
供される。ここで、前記赤外線硬化性のシリコーン組成
物は(部は重量部)、(A)ポリ(アルケニルオルガノ
シロキサン)100部、(B)水素化ケイ素シロキサン
1〜20部、(C)赤外線吸収または散乱物質0.00
01〜10.0部、(D)白金族金属硬化用触媒の有効
量、および(E)乾燥剤20〜300部、好ましくは1
20〜220部からなる。
リコーン組成物中に使用することができる乾燥剤は、た
とえば、3Aモレキュラーシーブ(molecular sieves)、
4Aモレキュラーシーブ、5Aモレキュラーシーブ、1
0xモレキュラーシーブ、13xモレキュラーシーブ、
シリカゲル、アルミナ、硫酸マグネシウム、塩化カルシ
ウムおよび硫酸カルシウムである。
サン組成物中に使用するポリ(アルケニルシロキサン)
または「ビニルシロキサン」は、粘度が約100〜20
0,000センチポイズで、ビニルシロキシ単位含量が
ケイ素に結合した1個以上のオルガノ基(以下に定義す
る)を有するシロキシ単位に対して約0.05〜約3.
5モル%、好ましくは0.14〜約2モル%であること
ができる。好ましいビニルシロキサンは次の式(1)に
包含される。
レフィン性不飽和を含まないC(1-13)で一価の炭化水素
基の中から選択され、tはビニルシロキサン粘度が25
℃で約100〜200,000センチポイズとなるのに
充分な値を有する正の整数である。Rは炭素原子1〜8
個のアルキル基(たとえば、メチル、エチル、プロピ
ル)、単核アリール基(たとえば、フェニル、メチルフ
ェニル、エチルフェニル)、シクロアルキル基(たとえ
ば、シクロヘプチル)、およびハロアルキル基(たとえ
ば、3,3,3‐トリフルオロプロピル)の中から選択
されるのが好ましい。ビニルシロキサンは式 C2 H3 (CH3 )2 SiO0.5 の末端単位をもっていると好ましい。
適当なシクロテトラシロキサンを、適当なビニルで末端
が停止した低分子量のポリシロキサン連鎖停止剤を用い
て平衡化させることによって製造される。しかし、骨格
中にビニルオルガノシロキサン単位が望ましいならば、
平衡混合物中に所定量の環状ビニルオルガノシロキサン
を使用することができる。この平衡化反応に好ましい連
鎖停止剤は低分子量のビニルで末端が停止したオルガノ
ポリシロキサン、たとえば対応するジシロキサン、トリ
シロキサン、テトラシロキサンである。これらの低分子
量のビニルで末端が停止したポリシロキサンポリマーを
製造するには、適当なクロロシラン、特にビニルジオル
ガノクロロシランをジオルガノジクロロシランと共に加
水分解して所望の連鎖停止剤を生成させる。この連鎖停
止剤を触媒の存在下でオクタメチルシクロテトラシロキ
サンと平衡化させて25℃で100〜200,000セ
ンチポイズの粘度を有する所望のビニルシロキサンを生
成させることができる。利用される触媒は温和な酸触
媒、たとえば、トルエンスルホン酸または酸処理した粘
土、たとえば米国ニュージャージー州エジソン(Edison)
のエンゲルハード社(Engelhard Corp.) が製造販売して
いる、硫酸で活性化された粘土フィルトロール(Filtro
l) が好ましい。平衡化が約85%進行したとき、酸触
媒を塩基で中和するかまたは酸活性化粘土を使用した場
合には単にろ過して線状ポリマーを得ることができる。
過剰の環状物をストリッピングにより除いて線状ポリマ
ーが揮発分含量が低くて比較的純粋になるようにすると
好ましい。また、触媒として、たとえば水酸化カリウム
や水酸化ナトリウムのようなアルカリ金属水酸化物を利
用することもできる。
すなわち「水素化シロキサン」はケイ素に化学結合した
水素を約0.04〜約1.4重量%有することができ
る。ひとつの形態の水素化ケイ素シロキサンは次式
(2)を有する「カップラー」である。
ないC(1-13)で一価の炭化水素基の中から選択され、n
はこの水素化ケイ素シロキサン流体中の化学結合したシ
ロキシ単位の総モル数を基準にして約3〜9モル%の連
鎖停止性ジオルガノヒドリドシロキシ単位と25℃で1
〜500センチポイズの粘度とをもつ「カップラー」を
得るのに充分な値を有する整数である。
組成物中に使用する水素化シリコーンとして、式(2)
の水素化シリコーンカップラーに加えて、本質的に、次
式
結合して構成される水素化ケイ素樹脂も挙げることがで
きる。ただし、(R2 +H)/Siの比は1.0から
2.7までの値をとることができる。また、水素化ケイ
素樹脂は、SiO2 単位および(R4 )2 SiO単位と
化学結合した次式
(R3 +R4 +H)/Siの比は1.2から2.7まで
の値をとることができる。なお、R2 、R3 、R4 はR
1 基の中から選択される、オレフィン性不飽和をもたな
いC(1-13)で一価の炭化水素基である。水素化シロキサ
ンは、対応する水素化クロロシランを有機炭化水素溶媒
の存在下で加水分解することによって製造することがで
きる。単官能性の単位と四官能性の単位のみを有する樹
脂の場合、水素ジオルガノクロロシランをテトラクロロ
シランと共に加水分解することができる。単官能性のシ
ロキシ単位、二官能性のシロキシ単位および四官能性の
シロキシ単位を有する樹脂は、特定比率の水素ジオルガ
ノジクロロシラン、テトラクロロシランおよびジオルガ
ノジクロロシランを加水分解することによって得ること
ができる。別の水素化ケイ素樹脂はジェラム(Jeram) の
米国特許第4,040,101号(引用により本明細書
に含まれているものとする)に示されている。
式(3)を有する線状の水素含有ポリシロキサンも挙げ
ることができる。
れる、オレフィン性不飽和をもたないC(1-13)で一価の
炭化水素基であり、pとqは25℃で1〜1,000セ
ンチポイズの粘度をもつポリマーを得るのに充分な値を
有する整数である。式(3)の水素化シロキサンは、適
当なシクロポリシロキサンを、トリオルガノシロキシで
末端が停止した低分子量で線状の連鎖停止剤と組み合わ
せて、置換基R5 を含有する適当なシクロポリシロキサ
ンと平衡化させることによって製造することができる。
た単位において、R1 、R2 、R3、R4 、R5 は、炭
素原子1〜8個のアルキル基(たとえば、メチル、エチ
ル、プロピルなど)、シクロアルキル基(たとえば、シ
クロヘキシル、シクロヘプチルなど)、アリール基(た
とえば、フェニル、トリル、キシリルなど)、およびハ
ロアルキル基(たとえば、3,3,3‐トリフルオロプ
ロピル)より成る群の中から選択される同一または異な
る基とすることができる。
分解プロセスまたは酸で触媒される平衡化プロセスによ
って製造することができる。平衡化プロセスでは、適当
なシクロテトラシロキサンを水素で末端が停止した低分
子量の連鎖停止剤、たとえば二水素テトラオルガノジシ
ロキサンと平衡化させる。酸で触媒される平衡化反応
は、ビニル含有ベースポリマーの製造に関して開示した
のとほとんど同じである。加水分解プロセスでは、適当
な水素ジオルガノクロロシランを適当な量のジオルガノ
ジクロロシランで加水分解して式(3)を有する所望の
ポリマーを生成させる。水素化ケイ素カップラーが生成
したら、ストリッピングによって望ましくない量の環状
物から分離することができる。
ンとの間の熱的に活性化された付加反応用の白金族金属
触媒としてはさまざまな錯体を使用することができる。
ヒドロシリル化反応を生起させるのに使用することがで
きる白金族金属触媒をいくつか挙げると、たとえば、ロ
ジウム、ルテニウム、パラジウム、オスミウム、イリジ
ウムおよび白金がある。特に好ましいのは、よく知られ
た白金触媒とロジウム触媒であり、たとえば、アシュビ
ー(Ashby) の米国特許第3,159,601号および第
3,159,662号に記載されている白金炭化水素錯
体、ラモロー(Lamoreaux) の米国特許第3,220,9
72号に記載されている白金アルコラート触媒、カール
シュテット(Karstedt)の米国特許第3,814,730
号の白金錯体、モディック(Modic) の米国特許第3,5
16,946号に記載されている白金クロリドオレフィ
ン錯体、ならびにエックバーグ(Eckberg) の米国特許第
4,262,107号に記載されているロジウム錯体で
ある。ここに挙げた特許はすべて引用により本明細書に
含まれているものとする。
性シリコーン組成物の総重量を基準にして白金が5〜2
00ppm、好ましくは10〜100ppmとなるのに
充分な量の白金触媒である。白金族金属触媒に加えて触
媒抑制剤を使用して紫外線硬化性シリコーン組成物のポ
ットライフを延ばすことができる。使用することができ
る抑制剤をいくつか挙げると、スサキ(Susaki)の米国特
許第4,603,168号に記載されているアセチレン
系アルコール、ディナロ(Dinallo) の米国特許第4,9
43,601号に記載されているアセチレン系ジカルボ
キシレート、カバザン(Cavazzan)の米国特許第4,59
5,739号に記載されているアセチレン系αケトン、
シラハタ(Shirahata) の米国特許第4,465,818
号に記載されているエン‐イン、ロー(Lo)の米国特許第
4,783,552号に記載されているマレエート、ロ
ー(Lo)の米国特許第4,774,111号に記載されて
いるフマレート、ミシェル(Michel)の米国特許第4,5
30,989号に記載されているマレイミドおよびモノ
マレエート、エックバーグ(Eckberg) の米国特許第4,
476,166号に記載されている酢酸ビニル、エック
バーグ(Eckberg) の米国特許第4,340,647号に
記載されているカルボン酸エステル、エックバーグ(Eck
berg) の米国特許第4,670,531号に記載されて
いるアゾジカルボン酸ジアルキル、バージャー(Berger)
の米国特許第3,882,083号に記載されているイ
ソシアヌレート、グルノーブル(Grenoble)の米国特許第
4,448,815号に記載されている1,4‐ジカル
ボン酸、イトー(Ito) の米国特許第3,862,081
号およびサンプター(Sumpter) の米国特許第5,12
2,585号に記載されているアゾ化合物、カベザン(C
avezzan)の欧州特許第145,526号に記載されてい
るアレン、カベザン(Cavezzan)の欧州特許第252,8
58号に記載されている環状ビニルシロキサン、カベザ
ン(Cavezzan)の米国特許第4,741,966号に記載
されているトリエン、カベザン(Cavezzan)の米国特許第
4,699,813号に記載されているアルケンシクロ
ヘキセン、ジャニック(Janik) の米国特許第4,58
4,361号に記載されているアミン、エシンガー(Ess
inger)の米国特許第4,710,559号に記載されて
いるヒドラゾン、メランコン(Melanchon) の米国特許第
4,337,332号に記載されているアミド、マキソ
ン(Maxson)の米国特許第4,785,066号に記載さ
れているビニルシリコーン、イリファー(Irifure) の欧
州特許第384,325号に記載されているイソチオシ
アネート、ならびに1991年11月19日に出願され
たサンプター(Sumpter) の同時係属中の米国特許第07
/800,310号に記載されているトリアゾリンジオ
ンがある。以上挙げた特許はすべて引用により本明細書
中に含まれているものとする。
キサンと水素化ケイ素シロキサンとの間で起こる熱的に
活性化された付加反応にも有効である。この潜伏性触媒
を使用すると、ビニルシロキサン、有効量の潜伏性白金
族金属触媒および水素化ケイ素シロキサンを含有する一
液型組成物の製造が可能になる。一方それでも流動性混
合物は50℃で少なくとも5日間安定である。少なくと
も100℃以上の高温でヒドロシリル化反応を実施する
のに使用することができる潜伏性触媒のいくつかを挙げ
ると、たとえば、カールシュテット(Karstedt)の米国特
許第3,775,452号に記載されているような0価
の白金錯体と、1991年11月29日に出願されたサ
ンプター(Sumpter) の同時係属中の米国特許出願第07
/800,311号に記載されているようなアゾジカル
ボン酸ジアルキル、アゾ化合物、トリアゾリンジオンま
たは芳香族窒素含有複素環式化合物との反応の生成物、
ならびに、ルイス(Lewis) の米国特許第5,025,0
73号およびサンプター(Sumpter) の米国特許第5,1
06,939号、第5,132,385号および第5,
132,442号(すべて引用により本明細書に含まれ
ているものとする)に記載されているようなハロゲン化
白金のごとき白金族金属物質および1,5‐シクロオク
タジエンの複合体およびシクロデキストリンの包接化合
物がある。
赤外線吸収物質の例を挙げると、無機物質、たとえばカ
ーボンブラックおよび黒鉛、酸化セリウム、酸化チタ
ン、酸化鉄(III )ならびにセラミックス(たとえば磁
器など)、赤外線吸収性含量(たとえばプルシアンブル
ーなど)、有機金属化合物、たとえば(メチルシクロペ
ンタジエニル)マンガントリカルボニル、(テトラフェ
ニルシクロブタジエン)(シクロペンタジエニル)コバ
ルト、有機化合物、たとえばアントラセン、フェナント
ラセン、アントラキノンおよびフェナントラセンキノン
である。使用する個々の赤外線吸収物質によってポリ
(アルケニルオルガノシロキサン)の100重量部に対
する吸収物質の有効な重量割合は大きく変わり得るとい
うことが分かっている。たとえば、ASTM D176
5−67に概略が示されているASTM表示に従うファ
ーネスブラック、サーマルカーボンブラック、アセチレ
ンブラック、チャネルブラックおよびランプブラックの
ようなカーボンブラックを使用する場合、有効量のカー
ボンブラックで、シリコーン組成物の全容積に対する赤
外線の10〜90%を吸収または散乱する。カーボンブ
ラックは0.0001〜0.05重量部、好ましくは
0.0001〜0.01重量部で有効である。赤外線吸
収性含量は0.0005〜4重量部、好ましくは0.0
01〜2.5重量部の範囲で使用することができる。
属スペーサが初期加熱段階と乾燥剤装入段階とその後の
一列に並んだ赤外線ランプを通って送られる様子を示し
ている。図2には、乾燥剤が充填されシールされたスペ
ーサエレメントを有する複層窓の断面側面図を示す。
いるのはU字型またはV字型の硬質スペーサであり、こ
れはスチールやアルミニウムのような金属製、またはポ
リエステル、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリフ
ェニレンオキサイドもしくはポリアリールエーテルケト
ンのような押出し有機熱可塑性プラスチック材料製のい
ずれとすることもできる。このスペーサは金属チャネル
形成装置または有機熱可塑性プラスチック材料押出し装
置によって賦形されたものである。スチール製のような
金属スペーサを使用する場合に用いることがある加熱手
段(たとえば、インダクターまたは誘導加熱手段)を2
0で示す。赤外線硬化性シリコーン組成物またはシリコ
ーン処理済乾燥剤をU字型またはV字型のスペーサの開
口部中に送出することができる装入ユニットを30に示
す。図の40には、波長が700〜10,000nm
で、強度が0.5〜100ワット/cm2 、好ましくは
3.0〜40.0ワット/cm2 の赤外線を照射するこ
とができる一列に並んだ赤外線ランプを示す。
ンドーパネルの断面の一部を示す。70はスペーサの末
端部分であり、シリコーンで処理され硬化した乾燥剤8
0を含有している。90に、硬化したゴムシーラント
(たとえばブチルゴムシーラント)を示すが、これはガ
ラスパネルと接触する前にスペーサエレメントの側壁に
塗布した後最終処理において多重ガラス構造体のすべて
の面で端部シーラントを処理したものである。
する場合は、シリコーンで処理した乾燥剤を注入して赤
外線に暴露する前に予熱するのが好ましい。赤外線硬化
性シリコーン組成物の熱拡散係数を約2×10-3cm2
/秒と仮定して、金属スペーサは150〜200℃の温
度に予熱すれば赤外照射ゾーンにおける臨界硬化段階中
基板温度を維持できることが判明している。誘導加熱の
ほかに、熱油、電気抵抗または裸火のような他の加熱手
段もある。
に、以下に、限定ではなく例示の意味で具体的実施例を
挙げる。部とあるのはすべて重量部である。具体的実施例 乾燥剤を充填した付加硬化性シリコーン組成物を以下の
ようにして製造した。1.67:1の乾燥剤シリコーン
マトリックスベースを製造するために、ロス・デュアル
・プラネタリ(Ross Dual Planetary) ミキサー中で、粘
度が400センチポイズのビニルで末端停止したジメチ
ルシロキサン流体37.5部、3Aモレキュラーシーブ
62.5部、および表面積が80m2 /g(窒素吸収)
のアセチレンカーボンブラック(ASTM表示N58
2)40ppm(0.004部)を合わせて、滑らかな
灰色の流動性混合物とする。
29日に出願された同時係属中の米国特許出願第07/
800,311号(引用により本明細書中に含まれてい
るものとする)に記載されているようにあらかじめ成形
した潜伏性触媒としてPtを30ppm添加する。得ら
れた混合物に、本質的に縮合したメチル水素シロキシ単
位、ジメチルシロキシ単位および末端のトリメチルシロ
キシ単位から構成され粘度が50〜150センチポイズ
で水素含量が0.8重量%である水素化シロキサン流体
を1.5部添加する。50℃で少なくとも7日(粘度上
昇は2倍未満)である付加硬化性乾燥剤充填シリコーン
組成物が得られる。
5″)のU字型硬質スチールウインドースペーサセクシ
ョンを銅ブロック上で200℃に加熱する。その後すぐ
にこのスペーサに、上記付加硬化性シリコーン組成物を
13.5〜17.6グラム(1.0〜1.3g/イン
チ)注入する。この充填されたスペーサをその後すぐ
に、7.0ワット/cm2 のタングステン‐ハロゲン赤
外線源(焦点なし)の下1″の位置に置くと、10秒露
光後完全に硬化した組成物が得られる。
初期加熱段階と乾燥剤装入段階とその後の一列に並んだ
赤外線ランプを通って送られる様子を示す断面側面図で
ある。
ントを有する複層窓の断面側面図の一部である。
Claims (8)
- 【請求項1】 (1)V字型またはU字型のチャネルを
有しており密封式複層窓用として有用な半硬質の熱可塑
性樹脂製または金属製スペーサの中に、赤外線に感受性
の熱硬化性シリコーン組成物を注入し、その後、 (2)注入された赤外線硬化性シリコーン組成物を、波
長が700〜10,000nmで強度が少なくとも0.
5〜100ワット/cm2 の赤外線に、組成物が実質的
に硬化するまで暴露することからなり、 前記赤外線に感受性の熱硬化性シリコーン組成物が (A)100重量部のポリ(アルケニルオルガノシロキ
サン)、 (B)1〜20重量部の水素化ケイ素シロキサン、 (C)0.0001〜10.0重量部の赤外線吸収また
は散乱物質、 (D)有効量の白金族金属硬化用触媒、および (E)120〜220重量部のゼオライトからなってい
る方法。 - 【請求項2】 半硬質スペーサとしてスチール製スペー
サを使用する、請求項1記載の方法。 - 【請求項3】 半硬質スペーサが有機熱可塑性プラスチ
ック材料製である、請求項1記載の方法。 - 【請求項4】 ポリ(アルケニルオルガノシロキサン)
がポリ(ビニルメチルシロキサン)流体である、請求項
1記載の方法。 - 【請求項5】 水素化ケイ素シロキサンがメチルヒドリ
ドシロキサンである、請求項1記載の方法。 - 【請求項6】 赤外線吸収物質としてカーボンブラック
を使用する、請求項1記載の方法。 - 【請求項7】 潜伏性白金触媒を使用する、請求項1記
載の方法。 - 【請求項8】 赤外線吸収または散乱物質が有機物質、
無機物質または有機金属物質である、請求項1記載の方
法。
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