專利名稱：帶結(jié)構(gòu)主密封劑體系的絕熱玻璃裝置的制作方法
相關申請的交叉參考本申請要求1999年9月1日申請的美國臨時申請No.60/152,008的利益，后者引入此供參考。
1.發(fā)明領域本申請通常涉及絕熱玻璃裝置，更準確地說，涉及具有雙重密封體系的絕熱玻璃裝置，所述體系能夠給濕氣滲透性提供良好的保護以及提供改善的結(jié)構(gòu)完整性。
2.技術背景絕熱玻璃(IG)裝置用于許多用途，如天窗、高溫環(huán)境觀察窗、和建筑窗戶。IG裝置通常用來減少熱傳遞，如建筑物內(nèi)、外間的熱傳遞。
借助在其邊緣附近通過間隔物分開的兩個玻璃片而形成典型的IG裝置，從而在兩個玻璃片之間形成一腔。所述腔通常填充選擇的絕熱氣體，如氬氣，以便增強IG裝置的絕熱特性。密封劑體系用來將兩個玻璃片粘結(jié)至間隔物上。所述密封劑體系預期將提供足夠的結(jié)構(gòu)強度，從而保持IG裝置的完整性，并且還對絕熱氣氛從腔中泄漏出和/或IG裝置外的環(huán)境濕氣進入腔中提供足夠的保護作用。常規(guī)的IG裝置的例子披露于US4,193,236；4,464,874；5,088,258；和5,106,663；以及EP65510中，在此將其引入作為參考。
IG裝置的強度和性能主要取決于密封劑體系和用來將玻璃片固定至間隔物上的密封劑的種類?，F(xiàn)在使用的絕大多數(shù)的密封劑通?？梢苑殖蓛深?1)“結(jié)構(gòu)密封劑”和(2)“低濕氣傳輸(MVT)率密封劑”。
結(jié)構(gòu)密封劑在玻璃片和間隔物之間形成共價化學鍵并有助于IG裝置的結(jié)構(gòu)完整性。結(jié)構(gòu)密封劑的例子包括熱固性材料，如聚硫、聚氨酯、和聚硅氧烷。這些熱固性材料通常具有相對高的“模量”。正如IG裝置領域中普通技術人員應當理解的那樣，術語“模量”與材料的應力/應變關系有關，即將材料拉伸或伸長一定距離所需的力有關。模量通常定義為材料應力/應變曲線的斜率，并且可以根據(jù)ASTM D412進行計算。模量值越高，伸長或拉伸材料所需的力就越大，即材料更為強勁。聚氨酯、聚硫、和聚硅氧烷熱固性材料的模量值通常在幾百psi的范圍內(nèi)。在增強IG裝置的結(jié)構(gòu)完整性時，結(jié)構(gòu)密封劑通常提供較差的MVT特性，例如10克/米2/天或更大(根據(jù)ASTM F1249進行測量)，另外還提供相對高的氣體傳輸速率。例如，聚氨酯、聚硫、和聚硅氧烷通常分別具有約15、25、和50克/米2/天的MVT速率。因此，僅用常規(guī)結(jié)構(gòu)密封劑制得的IG裝置通常不能提供商業(yè)上可接受的MVT特性或氣體留著性能。
另一方面，當與結(jié)構(gòu)密封劑相比時，不是共價地粘結(jié)至玻璃片和/或間隔物上的低MVT密封劑將提供改善的MVT特性，例如低于10克/米2/天，和改善的氣體阻擋能力；但是將提供較差的結(jié)構(gòu)完整性。低MVT密封劑的例子包括熱塑性材料，如熱熔材料，例如聚異丁烯(PIB)。PIB材料通常具有約1.0克/米2/天或更低的MVT值。
另外，熱塑性熱熔密封劑通常必須在超過300°F(149℃)的溫度下使用。由于更高的能量消耗并需要特定的高溫設備，因此，這樣的高溫條件會造成增加的制備成本。此外，這些熱塑性材料通常具有低于熱固性材料的模量，即熱塑性材料需要更小的力來拉伸或伸長并且有冷流的趨勢。例如，PIB具有約30psi(2.1kg/cm2)的模量值。因此，熱塑性密封劑當暴露至熱中時將軟化，并且當置于負載下時，將發(fā)生過度的流動或變形以釋放出負載。因此，僅用常規(guī)熱塑性密封劑制得的IG裝置通常不能提供商業(yè)上可接受的結(jié)構(gòu)特性。
對于具有常規(guī)剛性間隔物的IG裝置，利用單一密封劑的問題是由于密封劑體系中密封劑的厚度差所造成的。例如，在間隔物側(cè)和相鄰玻璃片(側(cè)區(qū))之間密封劑的厚度(寬度)遠小于位于間隔物外(外區(qū))玻璃片之間密封劑的厚度。因此，如果其中玻璃片之一由間隔物向外移動的話，例如，由于氣氛壓力的改變，在側(cè)區(qū)中較薄密封劑部分的伸長相對百分比將遠大于外區(qū)中較厚密封劑部分的伸長相對百分比。這意味著，側(cè)區(qū)中較薄密封劑部分實際上將承受密封劑體系的所有負載，這可能會使該密封劑部分開裂或過早地損壞。
近年來，已進行了種種嘗試，以便開發(fā)出用于單密封劑IG裝置的“雜交”密封劑，所述裝置具有低MVT特性的熱塑性材料，所述熱塑性材料具有熱固性材料的結(jié)構(gòu)特性。例如，US5,849,832披露了單組分密封劑，該密封劑結(jié)合有混有大氣固化聚合物的熱塑性熱熔樹脂。該密封劑的MVT特性，例如約3.0-4.0克/米2/天，好于常規(guī)熱固性密封劑的MVT特性，但仍高于熱塑性密封劑、如PIB的MVT特性。另外，由于該密封劑提供具有結(jié)構(gòu)完整性的IG裝置，因此，其模量約為250psi(17.5kg/cm2)。此外，該材料比常規(guī)熱塑性材料更硬，例如，具有大于約50肖氏A硬度的起始硬度和大于約60肖氏A硬度的固化硬度(利用得自Shore Instrument Company的肖氏硬度計(刻度A)，根據(jù)Sealed Insulating Glass Unit Manufacturers Association(SIGMA)測試步驟P.1.A進行測量)。因此，所述材料不能完全克服上述缺陷。
作為單密封劑體系的替代方案，開發(fā)了所謂的“雙重密封”體系，以便將結(jié)構(gòu)密封劑和低MVT密封劑的相對優(yōu)點結(jié)合。常規(guī)的雙重密封體系使用主要位于間隔物側(cè)區(qū)上的低MVT熱塑性內(nèi)部或主要的密封劑，以便減少濕氣傳輸入腔中。該主密封劑對于IG裝置幾乎不提供或不提供結(jié)構(gòu)完整性。次要的外部熱固性結(jié)構(gòu)密封劑主要位于間隔物外部(外區(qū))，以便將間隔物和玻璃片粘結(jié)至一起，從而給IG裝置提供結(jié)構(gòu)完整性。
然而，甚至在這些雙重密封體系中，在正常使用下，由于大氣壓力、溫度、和風力、或海拔改變，也存在著玻璃片的外緣發(fā)生旋轉(zhuǎn)或伸縮的自然趨勢。在這些情況下，熱塑性主密封劑往往會發(fā)生膨脹和收縮，并且可能與玻璃片和/或間隔物脫離。這將在密封劑體系中產(chǎn)生間隙，由此水分可進入腔中或由此使絕熱氣氛從腔中泄漏出。
因此，有利的是，提供IG裝置用的雙重密封體系，所述體系不僅提供低MVT特性，而且還提供優(yōu)于常規(guī)密封劑體系的改善的結(jié)構(gòu)性能。另外，如果密封劑體系中的主密封劑擁有比常規(guī)結(jié)構(gòu)密封劑或雜交密封劑更低的模量值，以便減小通常由位于IG裝置側(cè)區(qū)上的主密封劑承載的應力的話，這也是所希望的。
發(fā)明概述本發(fā)明的絕熱玻璃裝置包含第一玻璃板、第二玻璃板、和間隔系統(tǒng)。所述間隔系統(tǒng)包含(i)設置在第一玻璃板內(nèi)表面和第二玻璃板內(nèi)表面之間的間隔物和(ii)用于將玻璃板內(nèi)表面粘結(jié)至間隔物上的密封劑體系。所述密封劑體系包含密封劑，它包含(a)至少一種熔融溫度從約125°F(52℃)至約250°F(121℃)的熱塑性熱熔材料，和(b)至少一種可固化材料。當固化時，密封劑在間隔物和板之間形成共價鍵。密封劑的起始硬度從約25肖氏A級硬度至約45肖氏A級硬度，并且在約48小時后測得的固化后硬度從約30肖氏A級硬度至約50肖氏A級硬度。
另一絕熱玻璃裝置包含具有內(nèi)表面和外表面的第一玻璃板和具有內(nèi)表面和外表面的第二玻璃板，其中所述玻璃板是這樣設置的，以致使第一板的內(nèi)表面面對第二板的內(nèi)表面。間隔物位于第一板和第二板之間，并且密封劑體系將板粘結(jié)至間隔物上。密封劑體系包含(a)含熱塑性材料和可固化材料的第一密封劑，和(b)第二密封劑。第一密封劑的濕氣傳輸速率低于約2.5克/米2/天，并且固化后的硬度從約30肖氏A級硬度至約50肖氏A級硬度。
附圖概述當結(jié)合附圖進行閱讀時，將能夠更好地理解前面的概述以及下面優(yōu)選實施方案的詳細說明，其中

圖1是帶有本發(fā)明密封劑體系的IG裝置一部分邊緣組件的正視截面圖。
優(yōu)選實施方案的說明在此使用的空間的或方向的術語、如“內(nèi)”、“外”、“左”、“右”、“后”等，當在附圖中出現(xiàn)時，應當與本發(fā)明有關。然而，應當理解的是，在不脫離在此披露的概念的情況下，本發(fā)明可以采取不同的可供選擇的取向和步驟順序。因此，除非另有說明，所述術語并不構(gòu)成對本發(fā)明的限定。此外，除在操作實施例中或另外指出的以外，在說明書和權(quán)利要求書中使用的表示成份用量、反應條件等的所有數(shù)值，在所有情況下均應當理解為通過術語“約”修飾的。另外，除非另有說明，任何有關量的數(shù)值均以“重量”計。此外，在此披露的所有范圍均應理解為包括在此歸納的任一和所有子范圍。例如“1-10”的范圍包括最小值1和最大值10之間任一和所有的子范圍，即包括最小值等于或大于1和最大值等于或小于10的任一和所有的子范圍，例如5.5-10。
根據(jù)本發(fā)明的IG裝置40示于圖1中。IG裝置40具有有內(nèi)表面46和外表面48的第一板44。第一板44與第二板50間隔開，所述第二板也有內(nèi)表面52和外表面54。兩個板44和50可以是任何常用于IG裝置領域中的材料。例如但不認為限定的是，兩個板44和50可以是透明玻璃，例如透明浮法玻璃，或者所述板之一或兩者可以是有色玻璃。所述玻璃可以是退火、回火、或熱增強玻璃并且可以是未涂布或涂布的玻璃。
第一板44的內(nèi)表面46面對第二板50的內(nèi)表面52，并且內(nèi)表面46和52被具有間隔物58的間隔系統(tǒng)56分隔開，所述間隔物通過具有至少一種密封劑的密封劑體系60例如通過粘合劑粘結(jié)至兩個板44和50上。間隔物58可以是IG裝置中使用的任一種，如常規(guī)剛性或盒型間隔物、U-型間隔物、或柔性間隔物。所述間隔物通常由金屬如鋁或201或304不銹鋼形成，并且彎曲或成型成常規(guī)的間隔物形狀。合適間隔物的例子披露但并不局限于USP4,193,236；4,464,874；5,088,258；5,655,282；5,675,944；5,177,916；5,255,481；5,351,451；5,501,013；和5,761,946，在此將其引入作為參考。在圖1示出的、但本發(fā)明并不局限于此的說明性實施方案中，間隔物58描述為具有底座66的盒型間隔物，其中第一側(cè)72和第二側(cè)74由底座66伸出。每一側(cè)72，74均包括有面對各自相鄰板44，50的內(nèi)表面46，52的外表面76，78。
兩板44和50以及間隔系統(tǒng)56在兩板44和50之間限定一室62或“死腔”。室62能夠填充絕熱氣氛，如空氣或氬氣或氪氣。如本領域已知的常規(guī)干燥材料64可以設置在間隔物58內(nèi)，例如所述干燥材料可以是松散的或可以用任何常規(guī)方式用粘合劑粘結(jié)至間隔物58內(nèi)表面之一上。間隔物58優(yōu)選包括通過它干燥材料64與室62中絕熱氣體接觸的通道或孔65。
涂層70，如陽光控制，例如低發(fā)射率或光催化涂層，可以用任何常規(guī)的方式，如MSVD、CVD、pyrrolysis、溶膠-凝膠等，施加至表面上，例如板44和50之一或兩者的內(nèi)表面上。
盡管本發(fā)明的密封劑組合物能夠用于單一密封體系中，但在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，密封劑體系60是具有兩個分開或不同密封劑區(qū)的“雙重密封”體系，即外部或第二密封劑80和內(nèi)部或主要密封劑82，其中，本發(fā)明的密封劑組合物用來形成主密封劑82。
主密封劑82原則上位于間隔物58的側(cè)區(qū)，即絕大多數(shù)的密封劑位于間隔物58一側(cè)和相鄰板44或50之間。然而，與提供低MVT特性但幾乎不或完全不提供結(jié)構(gòu)完整性的常規(guī)主密封劑不同，本發(fā)明的主密封劑82共價地粘結(jié)至板44和50以及間隔物58上，從而提供不僅具有良好結(jié)構(gòu)完整性而且提供低溫氣傳輸速率的IG裝置，所述傳輸速率通?？膳c常規(guī)熱塑性主密封劑如PIB相比。
優(yōu)選的是，主密封劑82的濕氣傳輸速率低于約10克/米2/天，優(yōu)選低于5克/米2/天，更優(yōu)選低于3克/米2/天，最優(yōu)選低于2克/米2/天。
優(yōu)選的是，主密封劑82具有比第二密封劑80更低的固化模量值，以便降低當IG裝置40伸縮時在主密封劑82上產(chǎn)生的應力。優(yōu)選的是，主密封劑82的固化模量值低于200psi(14kg/cm2)，優(yōu)選低150psi(10.5kg/cm2)，更優(yōu)選從約35psi(2.5kg/cm2)至約120psi(8.4kg/cm2)。
正如在下面實施例中將更具體描述的那樣，本發(fā)明的主密封劑82由包含熱塑性熱熔材料和可固化材料的密封劑組合物形成。
熱熔材料可以包含單一熱熔材料或可以是若干化學上不同的熱熔材料的混合物。所述熱熔材料可以包含一種或多種聚烯烴，如聚乙烯，或可以包含聚乙酸乙烯酯、聚酰胺、烴樹脂、瀝青、蠟、鏈烷烴、生膠、氟化橡膠、聚氯乙烯、氟代烴、聚苯乙烯、聚丙烯、纖維素樹脂、丙烯酸系樹脂、熱塑性彈性體、苯乙烯丁二烯樹脂、由乙烯丙烯二烯單體制得的乙烯丙烯三元共聚物、多萜、及其混合物。例如，在一舉例性實施方案中，熱塑性熱熔材料可包含固體氯化鏈烷烴和環(huán)氧化大豆油的混合物。在另一舉例性實施方案中，熱熔材料可包含固體氯化鏈烷烴和聚異丁烯的混合物。在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，熱熔材料包含環(huán)氧化大豆增塑劑、乙烯丙烯酸丁基酯(EBA)，和聚烯烴材料的混合物。
優(yōu)選的是，以主密封劑組合物總重量計，該組合物中熱塑性熱熔材料的含量約為10-90％重量，更優(yōu)選從約20-70％重量，更為優(yōu)選從約25-65％重量，最優(yōu)選從約25-35％重量。
所述主密封劑包含至少一種可固化的材料，該可固化材料可以是輻射能可固化的材料，如IR或UV可固化的材料；熱可固化的材料；或大氣可固化的材料，如在暴露至環(huán)境氣氛中組分如氧或濕氣中時將發(fā)生交聯(lián)的聚合物材料?？晒袒牧峡砂环N或多種水分可固化的聚硫、聚二甲基硅氧烷、氧可固化的聚硫、及其混合物，這些材料可以包含硅官能團。用于本發(fā)明合適的可固化材料包括烷氧基、乙酰氧基、羥氨基硅烷封端的聚醚和聚醚聚氨酯；與烷氧基、乙酰氧、羥氨基有機官能硅烷交聯(lián)的烷基硅氧烷聚合物；水分可固化的異氰酸酯官能的聚氧亞烷基聚合物和聚亞烷基聚合物；適當催化而產(chǎn)生水分可固化體系的硫醇官能的聚合物和低聚物(如聚醚、聚醚聚氨酯、聚硫、聚硫醚)；具有水分可解封交聯(lián)劑的環(huán)氧化物官能的聚合物和低聚物；具有可解封交聯(lián)劑的丙烯酸系官能的聚合物；UV可固化的丙烯酸系聚合物；及其混合物。最優(yōu)選的是，可固化材料包含一種或多種烷氧基硅烷封端的聚氨酯、烷氧基硅烷封端的聚醚、聚二甲基硅氧烷聚合物、有機官能的硅烷、及其混合物。在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，可固化材料包含一種或多種水分可固化的聚氨酯，如得自PRCDeSoto(Glendale，California)的PERMAPOL MS聚氨酯。
以密封劑組合物總重量計，主密封劑組合物的可固化材料優(yōu)選含量約從5-50％重量，優(yōu)選的是從約10-40％重量，更優(yōu)選從約10-28％重量，最優(yōu)選從約10-15％重量。
另外，在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，主密封劑組合物還包括增稠劑，如木松香酯，以便在開始施加組合物后和在發(fā)生共價鍵合之前提供粘結(jié)作用。其它合適增稠劑的例子包括烴樹脂、萜酚醛樹脂、以及α-甲基苯乙烯樹脂。以密封劑組合物總重量計，所述增稠劑可以任何合適的含量存在，例如但并不局限于約5-50％重量。
如上所述，本發(fā)明的主密封劑組合物另外還可以包含催化劑、如有機催化劑。具體的有機催化劑和用量將取決于所使用的特定的可固化材料。合適的催化劑包括有機錫化合物、脂族鈦酸酯(具有1-12個碳原子)，如鈦酸低級烷基酯，和胺。合適的催化劑包括二月桂酸二丁基錫，二乙酸二丁基錫，鈦酸四丁酯，以及鈦酸四乙酯。盡管本發(fā)明的密封劑組合物在不添加催化劑的情況下能夠固化，但添加催化劑能夠提供更快的固化時間，這在某些場合可能是有益的。
同樣地，可添加加速劑，以便另外地增加固化速率。具體的加速劑將受催化劑的種類和濃度支配并選自本領域常用的那些。合適加速劑的例子包括胺(blocked amine)，如二-噁唑烷(bis-oxazoladine)，如得自Bayer，Inc.的HARDNER OZ”。
所述密封劑組合物可以包括催化劑、加速劑、增塑劑、填料、顏料、耐候性改善劑、以及本領域已知的類似組分。在某些層合下，另外也希望的是，添加另外的填料、如滑石、碳酸鈣、二氧化硅、和硅酸鹽、顏料、流變劑等，如本領域已知的。密封劑的強度性能取決于熱熔材料的種類和質(zhì)量，以及還有所選擇的填料。填料可以通過本領域普通技術人員來選擇并且以足以將適當?shù)膹姸纫约跋Ｍ膽眯阅苜x予密封劑組合物的用量添加。本發(fā)明的主密封劑組合物應當易于加工和施加至IG裝置上。
優(yōu)選的是，將熱塑性熱熔材料、或固化材料、和任何可有可無的組分混合形成單一的主密封劑材料?！皢我徊牧稀币庵负暧^上，所述密封劑包含基本均勻的混合物；然而，在微觀上卻有組分上的變化。
在另一實施方案中，熱塑性熱熔材料和可固化材料可以是相同的。一個優(yōu)選的配方包含高分子量硅封端的聚氨酯預聚物。另一配方包含硅官能化的Kraton聚合物(嵌段共聚物，得自殼牌化學公司)。Kraton聚合物是若干種聚合物的嵌段共聚物，如SBS(苯乙烯-丁二烯-苯乙烯)、SIS(苯乙烯-異戊二烯-苯乙烯)、和SEBS(苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯)。還有一配方包含帶有其它官能團的Kraton聚合物，所述基團在冷卻時將提供快速固化作用，然后在暴露至環(huán)境條件下時將發(fā)生化學固化。
第二密封劑80優(yōu)選是常規(guī)的結(jié)構(gòu)密封劑，如常規(guī)的熱固性密封劑材料。例如，第二密封劑80可包含如本領域已知的、一種或多種常規(guī)的聚硅氧烷、聚氨酯、或聚硫結(jié)構(gòu)密封劑材料。合適的第二密封劑材料的例子例如披露于USP4,193,236；4,464,874；5,088,258；和5,106,663中；以及EP65510中。另外，得自PRC DeSotoInternational，Inc.(Glendale，California)的PRC 590密封劑可用作第二密封劑80。在此引入作為參考的USP5,849,832也披露了適用作本發(fā)明第二密封劑的材料。在本發(fā)明優(yōu)選的實施方案中，第二密封劑80是常規(guī)的聚硅氧烷密封劑材料。正如本領域普通技術人員應當理解的是，第二密封劑80的主要作用在于給IG裝置40提供結(jié)構(gòu)完整性。因此，優(yōu)選的是，當根據(jù)ASTM D412進行測量時，第二密封劑的模量值大于約75psi(5.3kg/cm2)，優(yōu)選大于約125psi(8.8kg/cm2)，更優(yōu)選大于約200psi(14kg/cm2)。如圖1所示，第二密封劑80優(yōu)選在間隔物58的外部(外區(qū))的寬度上延伸，例如，延伸過由間隔物58的底座66的外表面和板44和50的外邊緣形成的周界凹槽。
密封劑80，82可以具有任何合適的尺寸，以便將板44，50粘結(jié)至間隔物58上。例如，主密封劑82可以具有約3/32英寸(0.2厘米)至約3/16英寸(0.5厘米)的厚度，并且第二密封劑80可以具有約3/16英寸(0.5厘米)至約1/4英寸(0.6厘米)的厚度。
現(xiàn)在將描述包括本發(fā)明密封劑體系60的IG裝置40的制備方法。正如應當理解的那樣，IG裝置40和間隔物58可以用任何常規(guī)的方式來制備，例如但不局限于如下文獻中所教導的那些USP4,807,439；4,831,799；4,431,691；4,873,803；和3,919,023,但按如下所述進行改進以包括本發(fā)明的密封劑體系60。例如，基材，如其厚度、長度和寬度足以生產(chǎn)所希望尺寸間隔物的金屬片，可以通過常規(guī)的輥壓、彎曲或成形工藝來形成。盡管主密封劑82和第二密封劑80可以在成形前設置于基材上，但優(yōu)選的是，在成形間隔物58之后施加主密封劑和第二密封劑82，80。主密封劑82和第二密封劑80可以任何順序施加至間隔物58上。然而，優(yōu)選的是，首先施加主密封劑82，隨后施加第二密封劑80。例如，通過一組噴嘴，可以將主密封劑82施加至間隔物58的外側(cè)76，78上，并通過另外一組噴嘴將第二密封劑80施加至間隔物58的背面或底座66上?？梢匀魏蜗Ｍ暮穸仁┘用芊鈩?2，80。
然后，通過密封劑體系60，借助將板44和50設置并粘結(jié)至間隔物58上，而組裝IG裝置40?？梢匀魏纬Ｒ?guī)的方式，將絕熱氣體、如空氣或氬氣或氪氣引入室62中。
主密封劑82優(yōu)選是可流動的，或更優(yōu)選的是高粘度液體，例如，在約160°F(71℃)至約170°F(77℃)的溫度時，具有約50,000泊的粘度。優(yōu)選的是，以高粘度液體或糊劑的形式，于約125°F(51℃)至約250°F(121℃)的高溫下施加本發(fā)明的主密封劑82，然后當冷卻至約90°F(32℃)至約100°F(38℃)的溫度時變成固體。密封劑的熱熔材料在開始應用期間起可熔融組分的作用并在冷卻時提供強度。然后，例如，通過與大氣水分或熱的反應，而使可固化材料開始固化，從而形成在施加熱量時耐變形的交聯(lián)彈性體。在可固化材料固化之后，熱熔材料在固化聚合物相內(nèi)起增塑劑的作用。
本發(fā)明的主密封劑82優(yōu)選具有約25肖氏A級硬度至50肖氏A級硬度的預固化起始硬度，優(yōu)選的是約25肖氏A級硬度至45肖氏A級硬度的預固化起始硬度。固化的主密封劑82的硬度在約30肖氏A級硬度至65肖氏A級硬度，優(yōu)選的是，在應用之后約48小時之時的硬度從約30肖氏A級硬度至約50肖氏A級硬度或更高。
現(xiàn)在將描述本發(fā)明主密封劑的制備方法。本發(fā)明的主密封劑82可以用如下通常的方式來制備，其中更具體的制備方法描述于如下實施例中。熱塑性熱熔材料或其混合物首先在高溫下分散入混合容器中。在一優(yōu)選的實施方案中，混合容器為能夠在約20乇或更低的真空下進行混合的不銹鋼容器，并且另外包括具有可變速度，多軸機構(gòu)，其中帶有低速旋刮板、高速分散器、和低速螺旋鉆的混合器。然后將填料添加至熱熔材料中并在低速下開始混合。然后，在抽真空之后，將已添加另外的填料而形成可固化組合物的可固化材料或其混合物添加至上述混合物中。這時，優(yōu)選的是添加可固化材料，在真空下進行混合以便排除或減少混合物暴露至大氣條件下，另外也從原料中除去殘余的水分，由此改善包裝穩(wěn)定性。在引入可固化材料之前，能夠添加小體積的添加劑，如顏料、耐候性改善劑如UV吸收劑和抗氧劑等，而在這之后可以添加任何催化劑。將材料保持在基本干燥的條件下，直至準備將其應用于IG裝置上時為止。在其它優(yōu)選的實施方案中，混合可以在干燥、惰性氣體的氣氛下進行。本發(fā)明主密封劑具體的舉例性非限定性制備方法披露于如下實施例中。
如上所述，任何合適的結(jié)構(gòu)密封劑，如常規(guī)的聚硅氧烷密封劑材料能夠用作第二密封劑80。
實施例1如表1中所列，本實施例闡明本發(fā)明合適的主密封劑組合物和該密封劑的制備方法。
表1
注將不銹鋼容器預加熱至180°F(82℃)。在整個過程中維持此溫度。所施加的真空低于或等于約20乇。
1CERECHLOR S52，52％氯，長鏈直鏈鏈烷烴，得自ICI，Inc.。
2PARAPLEX G-62，高分子量大豆油環(huán)氧化物，得自Rohm and Haas。
3CHLOREZ 700-S，70％氯，長鏈直鏈鏈烷烴，得自Dover化學公司。
4得自Columbia Carbon公司。
5得自Specialty Metals公司。
6如下表2中所述。
7得自Air Products公司。
8二-噁唑烷，以HARDNER OZ得自Bayer，Inc.。
表2
1得自PRC DeSoto International，Inc.。
2得自OSI，Inc.的A-171乙烯基三甲氧基硅烷。
3得自OSI，Inc.的A-187縮水甘油氧丙基三甲氧基硅烷。
實施例2本實施例闡明本發(fā)明的另一合適的主密封劑組合物及其制備方法。
表3
注將不銹鋼容器預加熱至180°F(82℃)。在整個過程中維持此溫度。所施加的真空低于或等于約20乇。
1Vistanex LM，得自Exxon公司的低分子量聚異丁烯。
實施例3本實施例闡明本發(fā)明優(yōu)選的主密封劑組合物及其制備方法。
表4
注所用真空低于或等于約20乇。
1得自Industrial Oil公司。
2得自HP Polymers公司。
3得自Hüls公司。
4得自Elf Atochem。
5得自Arizona Chemical公司。
6得自E.I.duPont de Nemours and Company。
7得自OSI的巰基丙基三甲氧基硅烷。
8如下表5中所述。
表5
注所用真空低于或等于約20乇。
對比例4針對根據(jù)上面實施例3形成的主密封劑組合物進行測試，表6列出了利用本發(fā)明的主密封劑組合物進行測試的測試結(jié)果(數(shù)均值)，以及由得自ADCO Products(Michigan City，Michigan)的常規(guī)聚異丁烯(PIB)主密封劑材料的測試結(jié)果。
表6
除非另有說明，表6中的值是以1.5毫米厚的測試密封劑為基礎的。就表6中的值而言，濕氣傳輸速率(MVT)是根據(jù)ASTM F1249進行測量的。剝離強度值是利用3/16英寸(0.5厘米)×1英寸(2.5厘米)×5英寸(12.5厘米)玻璃片，0.010英寸(0.03厘米)×1.0英寸(2.5厘米)鋼條；0.060英寸(0.15厘米)厚的密封劑珠粒；和2.0英寸/分(5厘米/分)的十字頭速度根據(jù)Sealed Insulating GlassManufacturers Association(SIGMA)測試方法P.7.A而測量的。搭接剪切強度值是利用3/16英寸(0.5厘米)×1英寸(2.5厘米)×2英寸(5厘米)玻璃片，0.060英寸(0.15厘米)厚的密封劑；和2.0英寸/分(5厘米/分)的十字頭速度利用SIGMA測試方法P.6.A測量的。硬度是根據(jù)SIGMA測試方法P.1.A起始硬度測試法確定的。通過在兩個3/16英寸(0.5厘米)厚、2英寸×2英寸(5厘米×5厘米)的玻璃片之間放置三個木塊而進行H-嵌段測試。將粘合帶包裹在玻璃片的外部，從而將木塊固定在兩個玻璃片之間。接著，除去中央木塊，留下通過結(jié)構(gòu)中央的1/2英寸×1/2英寸×2英寸(1.3厘米×1.3厘米×5厘米)的通道。將實施例3的主密封劑組合物擠入該中央通道中，并稍稍地滿溢出通道。將過量的材料，即在玻璃邊緣以外的材料切掉并將試樣擱置1小時。除去粘合帶并從玻璃片之間取出余下的兩個木塊。這使得兩個2英寸×2英寸(5厘米×5厘米)的玻璃片，在其縱向中央通過1/2英寸×1/2英寸×2英寸(1.3厘米×1.3厘米×5厘米)的密封劑材料塊而連接。利用市售抗張強度裝置(得自Instron，Inc.)，以2英寸/分(5厘米/分)的十字頭速度，將玻璃片撕開而測量抗張強度。表6中的值表示當材料破壞時的負載。模量是根據(jù)ASTM D412進行測量的。
因此，本發(fā)明提供了一種特別適用作雙重密封IG裝置主密封劑的密封劑材料。如表6所示，本發(fā)明的主密封劑，其濕氣傳輸速率(1.95克/米2/天)遠低于常規(guī)熱固性材料的濕氣傳輸速率(通常大于10克/米2/天)，并且與常規(guī)PIB密封劑的速率(1.0克/米2/天)相當。另外，本發(fā)明的主密封劑的模量值(35-100psi；2.5-7kg/cm2)高于常規(guī)PIB的模量值(30psi，2.1kg/cm2)，這有助于IG裝置的結(jié)構(gòu)完整性。然而，主密封劑材料的模量值通常低于常規(guī)熱固性材料的模量值(通常大于200psi；14kg/cm2)，以致使，如果IG裝置在正常操作期間伸縮或扭曲的話，本發(fā)明的主密封劑不會受到不適當?shù)膽?。因此，本發(fā)明的主密封劑提供了可與常規(guī)熱塑性材料的濕氣傳輸速率相比的濕氣傳輸速率，并且還促進了IG裝置的結(jié)構(gòu)完整性。
本領域普通技術人員易于理解的是，在不脫離前面說明中披露的概念的情況下，可以對本發(fā)明作出種種改進。因此，在此詳細描述的特定實施方案只是說明性的，并不是對本發(fā)明進行限定，本發(fā)明的范圍為所附權(quán)利要求書的范圍及其任一和全部的等同物。
權(quán)利要求
1.一種絕熱玻璃裝置，包含第一玻璃板；第二玻璃板；和間隔物系統(tǒng)該系統(tǒng)包含(i)設置在第一玻璃板內(nèi)表面和第二玻璃板內(nèi)表面之間的間隔物，和(ii)用于將玻璃板內(nèi)表面粘結(jié)至間隔物上的密封劑體系，所述密封劑體系包含至少一種密封劑，該密封劑包含(a)至少一種熔融溫度從約125°F(52℃)至約250°F(121℃)的熱塑性熱熔材料，和(b)至少一種可固化材料，其中，當固化時，密封劑在間隔物和所述板之間形成共價鍵，并且其中密封劑的起始硬度從約25肖氏A級硬度至約45肖氏A級硬度，在約48小時后測得的固化后硬度從約30肖氏A級硬度至約50肖氏A級硬度。
2.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，熱塑性熱熔材料包含約10％至90％重量的密封劑。
3.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，熱塑性熱熔材料和可固化材料是相同的。
4.如權(quán)利要求3所述的絕熱玻璃裝置，其中熱塑性熱熔材料包含至少一種選自如下的物質(zhì)聚烯烴、聚醋酸乙烯酯、聚酰胺、烴、瀝青、蠟、鏈烷烴、生膠、氟化橡膠、聚氯乙烯、氟代烴、聚苯乙烯、纖維素樹脂、丙烯酸系樹脂、熱塑性彈性體、苯乙烯丁二烯聚合物、多萜、乙烯丙烯三元共聚物、及其混合物。
5.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，熱塑性熱熔材料包含選自如下的物質(zhì)固體氯化鏈烷烴、聚異丁烯、環(huán)氧化大豆油、乙烯丙烯酸丁基酯、聚烯烴、及其混合物。
6.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，熱塑性熱熔材料包含環(huán)氧化物材料、丙烯酸酯材料、和聚烯烴材料的混合物。
7.如權(quán)利要求6所述的絕熱玻璃裝置，其中熱塑性熱熔材料包含環(huán)氧化大豆增塑劑、乙烯丙烯酸丁基酯、和非晶形聚烯烴的混合物。
8.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中可固化材料包含約5％至約50％重量的第一密封劑。
9.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，可固化材料在暴露至大氣組份中時發(fā)生聚合。
10.如權(quán)利要求9所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述組份包含選自氧、濕氣、及其混合物的物質(zhì)。
11.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中可固化材料包含選自如下的物質(zhì)UV可固化的材料，IR可固化的材料，水分可固化的材料，氧可固化的材料，溫度可固化的材料，及其混合物。
12.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，可固化材料包含選自如下的物質(zhì)烷氧基硅烷封端的聚氨酯、烷氧基硅烷封端的聚醚、聚二甲基烷氧烷樹脂、有機官能硅烷、及其混合物。
13.如權(quán)利要求3所述的絕熱玻璃裝置，其中，熱塑性熱熔材料和可固化材料各自包含選自如下的物質(zhì)高分子量含硅聚氨酯預聚物和含硅丙烯腈丁二烯共聚物。
14.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，另外還包含選自如下的添加劑增塑劑、填料、顏料、催化劑、加速劑、耐候性改善劑、及其混合物。
15.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，密封劑為第一密封劑，并且所述裝置另外包含與第一密封劑鄰接的第二密封劑。
16.如權(quán)利要求15所述的絕熱玻璃裝置，其中，第二密封劑為熱可固化的密封劑。
17.如權(quán)利要求15所述的絕熱玻璃裝置，其中，第二密封劑選自聚硅氧烷、聚硫、和聚氨酯密封劑。
18.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述密封劑的濕氣傳輸速率低于約2.5克/米2/天。
19.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述密封劑當固化時的模量從約35psi(2.5kg/cm2)至約100psi(7kg/cm2)。
20.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述密封劑另外還包含增稠劑。
21.如權(quán)利要求20所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述增稠劑選自木松香酯，烴樹脂，萜酚醛樹脂，和α-甲基苯乙烯樹脂。
22.如權(quán)利要求1所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述密封劑另外還包含加速劑。
23.如權(quán)利要求22所述的絕熱玻璃裝置，其中，所述加速劑包含保護胺物質(zhì)。
24.一種絕熱玻璃裝置，包含具有內(nèi)表面和外表面的第一板；具有內(nèi)表面和外表面的第二板，所述板的設置使第一板的內(nèi)表面面對第二板的內(nèi)表面；位于第一板和第二板之間的間隔物；和將所述板粘結(jié)至間隔物上的密封劑體系，所述密封劑體系包含(a)第一密封劑，包含熱塑性樹脂組分；和可固化樹脂組分；和(b)與第一密封劑鄰接的第二密封劑，其中，當固化時，第一密封劑的濕氣傳輸速率低于約2.5克/米2/天，并且在固化之后的硬度從約30肖氏A級硬度至約50肖氏A級硬度。
25.根據(jù)權(quán)利要求24的絕熱玻璃裝置，其中，第一密封劑的固化模量從約35psi(2.5kg/cm2)至約100psi(7kg/cm2)。
26.根據(jù)權(quán)利要求24的絕熱玻璃裝置，其中，當沉積至間隔物上時，第一密封劑的起始硬度從約25肖氏A級硬度至約45肖氏A級硬度。
27.根據(jù)權(quán)利要求24的絕熱玻璃裝置，其中，至少一個板上提供有涂層。
28.根據(jù)權(quán)利要求24的絕熱玻璃裝置，其中，熱塑性材料包含環(huán)氧化大豆增塑劑，乙烯丙烯酸丁基酯，和聚烯烴的混合物。
29.根據(jù)權(quán)利要求24的絕熱玻璃裝置，其中，第一密封劑包含含保護胺物質(zhì)的加速劑。
30.根據(jù)權(quán)利要求24的絕熱玻璃裝置，其中，第一密封劑包含含木松香酯的增稠劑。
全文摘要
一種包括有第一玻璃板、第二玻璃板、和間隔物系統(tǒng)的絕熱玻璃裝置。所述間隔物系統(tǒng)包括:(i)設置在第一玻璃板內(nèi)表面和第二玻璃板內(nèi)表面之間的間隔物,和(ii)用于將玻璃板內(nèi)表面粘結(jié)至間隔物上的密封劑體系。所述密封劑體系包括至少一種密封劑,所述密封劑含有:(a)至少一種熔融溫度從約125°F(52℃)至約250°F(121℃)的熱塑性熱熔材料,和(b)至少一種可固化材料。當固化時,密封劑在間隔物和板之間形成共價鍵。密封劑的起始硬度從約25肖氏A級硬度至約45肖氏A級硬度,在約48小時后測得的固化后硬度從約30肖氏A級硬度至約50肖氏A級硬度。
文檔編號C08L101/00GK1377329SQ00813802
公開日2002年10月30日 申請日期2000年9月1日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月1日
發(fā)明者B·沃耐爾森, R·戈蘭佐丹諾 申請人:Prc-迪索托國際公司