(57)【要約】軟質基材の表面上のアルカリ金属ケイ酸塩の溶液を、軟質ケイ酸塩フィルムが製造されるまで乾燥して、二層構造材料を製造する。該フィルムを、基材から分離して、積層耐火性板ガラス中に組み込むことができる。該アルカリ金属ケイ酸塩溶液は、界面活性剤を含むのが好ましい。軟質ケイ酸塩フィルムを分離し、板ガラスに組み込む前に、二層構造体を移動又は保管してもよい。【特許請求の範囲】
【請求項１】
軟質基材の表面上に水ガラス溶液を展開する工程と、
該溶液を乾燥して透明フィルムを形成する工程と、
該フィルムを前記基材から分離する工程と
からなるアルカリ金属ケイ酸塩の水ガラスを含む透明軟質フィルムの製造方法。
【請求項２】
前記基材がポリマーフィルムであることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記基材がポリオレフィンフィルムであることを特徴とする請求項１又は２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記ポリオレフィンがポリプロピレンであることを特徴とする請求項３に記載の製造方法。
【請求項５】
前記軟質基材が硬い平面上に支持されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方法。
【請求項６】
前記水ガラス溶液を展開する領域を規定するエッジ障壁を前記基材表面上に液密な様式で取り付けることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の製造方法。
【請求項７】
前記水ガラス溶液を、前記軟質基材からなる連続ベルトの表面上に展開することを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の製造方法。
【請求項８】
前記水ガラス溶液を乾燥させる加熱ゾーンに、前記水ガラス溶液を運ぶベルトを通過させて、透明軟質フィルムを形成することを特徴とする請求項７に記載の製造方法。
【請求項９】
前記透明フィルムを前記軟質基材から分離することを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１０】
前記軟質基材と前記透明フィルムとを備えた二層構造材料を製造し、保管用に集めることを特徴とする請求項８に記載の製造方法。
【請求項１１】
基材の層と、透明軟質ケイ酸塩材料の層とを備えた二層構造材料。
【請求項１２】
前記基材がポリプロピレンであることを特徴とする請求項１１に記載の材料。
【請求項１３】
前記乾燥されたフィルムが18〜30重量％の水を含むことを特徴とする請求項１１又は１２に記載の材料。
【請求項１４】
前記乾燥されたフィルムの厚さが0.1〜2.0mmであることを特徴とする請求項１１〜１３のいずれかに記載の材料。
【請求項１５】
少なくとも6重量％のポリマー化合物を含み、界面活性剤を含むことを特徴とするアルカリ金属ケイ酸塩の水ガラス溶液。
【請求項１６】
前記界面活性剤がアルカリグルコシドであることを特徴とする請求項１５に記載の溶液。
【請求項１７】
前記界面活性剤を0.00001〜0.1重量％含むことを特徴とする請求項１５又は１６に記載の溶液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、透明プラスチック水ガラス含有フィルムの製造方法、該フィルムと基材との組合せを含む二層構造体、かかる二層構造体の製造方法及び前述の製造方法において有用な新規組成物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
水ガラス系の膨脹性中間層を組み込んだ耐火性ガラス積層体がピルキントン企業グループから、商標ＰＹＲＯＳＴＯＰ（ピロストップ）及びＰＹＲＯＤＵＲ（ピロデュアー）として市販されている。該積層体は第１窓ガラスの表面上に水ガラス溶液を注ぎ、透明な中間層が形成されるような方法で該溶液を乾燥することで製造される。次に、該中間層の上部に第２窓ガラスを配置して、積層体を形成する。また、１層より多くの中間層及び２枚より多くの窓ガラスを含む積層体も製造されている。
【０００３】
従来の乾燥プロセスは、時間を延長して実施されており、それに相応して製造コストが高い。米国特許５５６５２７３号では、二酸化ケイ素のアルカリ金属酸化物に対するモル比が4：1よりも大きいケイ酸塩と、硬化剤とを利用して、乾燥工程を省いて、中間層を形成することが提案されている。中間層に比較的大量の水を組み込むと、中間層の特性に悪影響がもたらされる。そこで、当該技術分野では、所望の耐火性を有する中間層を、費用対効果のより優れた方法で製造する必要がある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００４】
ここに、本発明者らは、水ガラス溶液を軟質基材の表面上に展開し、該溶液をそのまま乾燥して、透明軟質擬似プラスチックフィルムと軟質基材とを備えた二層構造材料を形成できることを見出した。該透明フィルムは、軟質基材から分離することができ、耐火性を有する積層板ガラス中に組み込むことができる。従って、一視点から、本発明は、軟質基材の表面上に水ガラス溶液を展開する工程と、該溶液を乾燥して透明軟質フィルムを形成する工程と、該フィルムを前記基材から分離する工程とからなる、アルカリ金属ケイ酸塩の水ガラスを含む透明軟質フィルムの製造方法を提供するものである。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００５】
本発明の製造方法に用いられる水ガラス溶液を乾燥して、透明擬似プラスチック軟質フィルムを形成できる。好ましいグループは、ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比が3.3：1未満、より好ましくは3.0：1未満であるようなケイ酸ナトリウムの水ガラスである。他のアルカリ金属の水ガラス、具体的には、ケイ酸カリウムの水ガラス及びケイ酸リチウムの水ガラスも、本発明の組成物に有用である。ケイ酸ナトリウムの水ガラスと、ケイ酸カリウムの水ガラス及び／又はケイ酸リチウムの水ガラスとの混合物も、本発明の製造方法において有用である。ケイ酸ナトリウムの水ガラスとしては、ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比が少なくとも2.0:1であるものが好ましく、少なくとも2.5：1であるものが更に好ましく、2.5：1〜3.0：1の範囲にあるものが最も好ましい。ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比が2.0：1、2.5：1、2.85：1及び3.3：1のケイ酸ナトリウムの水ガラスは商品として入手できる。ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比がこれらの特定の値以外の水ガラスは、市販の溶液を適当量混合することで製造できる。
【０００６】
水ガラス溶液が、ケイ酸ナトリウムの水ガラスとケイ酸カリウム及び／又はリチウムの水ガラスとの混合物を含む場合、ナトリウムイオンのカリウム及び／又はリチウムイオンに対するモル比を少なくとも2：1とするのが好ましい。ケイ酸カリウムの水ガラスを用いる場合、ナトリウム対カリウムのモル比を少なくとも4：1とするのが好ましい。ケイ酸カリウムの水ガラスが存在する場合、ＳｉＯ2：Ｋ2Ｏの重量比が1.43：1〜2.05：1の範囲にあるのが好ましい。
【０００７】
本発明の製造方法において有用な溶液は、更に、多水酸基の有機化合物を含むのが好ましい。かかる化合物が存在することで、乾燥された中間層の柔軟性が向上する。有用な多水酸基化合物の具体例としては、グリセロール、エチレングリコール並びに、ソルビトール等の単糖類及び多糖類等が挙げられる。本発明の製造方法に用いられる多水酸基化合物としては、グリセロールが好ましい。
【０００８】
水ガラス溶液は、乾燥前に、少なくとも6重量％の多水酸基化合物を含むのが好ましく、少なくとも8重量％の多水酸基化合物を含むのが更に好ましく、少なくとも10重量％の多水酸基化合物を含むのが最も好ましい。過剰量の多水酸基化合物を組み込むと、乾燥された中間層の特性に悪影響がもたらされるので、前記溶液は、有機多水酸基化合物を20重量％以下含有するのが好ましい。前記溶液は、グリセロールを6〜10重量％含むのが好ましく、7〜9重量％含むのが更に好ましい。
【０００９】
乾燥前の溶液中の水の量は、溶液が透明で安定な限り、広範囲に渡って変化させることができる。一般に、該溶液は、30〜70重量％の水を含む。
【００１０】
前記溶液を軟質基材の表面上に展開する。該軟質基材を硬い平面上に支持してもよく、軟質基材の上部に溶液を展開する際には、皺が寄ったり撓んだりしないように張力をかけ続けてもよい。
【００１１】
基材としては、多種多様の材料を利用できる可能性がある。有用であるには、該基材は、強アルカリ性で通常ｐＨが10〜13である水ガラス溶液の作用に対して耐性を持っていなければならない。該基材の表面は、水ガラス溶液によって濡れることができ、乾燥したフィルムから分離できる必要がある。該基材は、水ガラス溶液を展開できる平滑な表面を有する。乾燥したフィルムと、少なくとも同等の柔軟性を有するのが好ましい。該基材としては、ポリオレフィン、特に、ポリプロピレン、ポリエステル類、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）及びそれらのコポリマーから形成されたフィルム等のポリマーフィルム等が好ましい。
【００１２】
前記基材上に注がれる水ガラスの量は、乾燥工程後に、所望の厚さの軟質フィルムをもたらすのに十分な量である。一般に、乾燥工程前の基材上の濡れた溶液の深さが0.5〜2.5mm、好ましくは1.0〜1.5mmであるような量を用いるのが好ましい。基材の表面上に該量の溶液を保持するためには、基材の表面上に液密な様式で取り付けられ且つ所望の深さの溶液を保持するのに十分な高さを有し、被覆される領域を規定するエッジ障壁を準備する必要があるかもしれない。
【００１３】
基材の表面に対する水ガラス溶液の濡れ性は、基材の選択にあたって重要なファクターである。表面に対する溶液の濡れ性が非常に低い場合、該溶液が基材の表面上に島を形成する可能性があり、また、乾燥したフィルムが連続したシートの形状をとれなかったり、厚さの不均一なフィル形状をとったりする可能性がある。溶液の基材表面に対する濡れ性が非常に良好な場合、所望の厚さの軟質フィルムを形成するのが難しいことがあり、また、フィルムの完全性に損傷を与えることなく、基材からフィルムを分離するのが難しいこともある。
【００１４】
本発明者らは、水ガラス溶液中に界面活性剤を添加することで、表面に対する溶液の濡れ性が向上し得ることを見出した。水ガラス溶液に界面活性剤を加えることで、その表面エネルギー及びそれによる基材表面上での展開性を変化させる。乾燥されて透明な耐火性中間層を形成できる界面活性剤を含有した水ガラス溶液は、新規であるものと考えられ、かかる溶液は、本発明の他の視点を与える。本発明のこの実施態様で有用な界面活性剤は、溶液及び乾燥したフィルム中で化学的に安定でなければならず、好ましくは、溶液と混和でき、乾燥された軟質フィルムの透明性を大きく低下させないのが好ましい。現存する用途には、一般に、非イオン性界面活性剤、特に、多水酸基の非イオン性界面活性剤が好ましい。特に好ましい界面活性剤の部類は、アルカリグルコシド類である。いかなる特定の溶液中でのいかなる特定の界面活性剤の有用性も、平凡な実験によって決定されるであろう。
【００１５】
界面活性剤の使用量は、通常、基材に対する濡れ性を所望の度合にするのに十分な量である。該量は、実験に基づいて決定されるであろう。過剰量の界面活性剤を使用すると、濁った乾燥フィルムが形成されるので、好ましくない。一般に、界面活性剤の使用量は、水ガラス溶液の0.0001〜0.1重量％である。
【００１６】
水ガラス溶液は、乾燥された中間層の成分として有用であることが知られている他の物質を含んでもよい。例えば、該水ガラス溶液は、本発明者らの国際出願ＷＯ０１／１０６３８号に記載のタイプの相溶性の良好なジルコニウム含有凝集体、特に、炭酸カリウムジルコニウム及びジルコニウムとクエン酸との錯体、並びに英国特許２２２６０２４号に記載のタイプのグリセロールを含んでもよい。もう一つの有用な添加剤の部類は、炭酸或いは本発明者らの国際特許出願ＷＯ０１／２４４４５号に記載のものを含むクエン酸等のα-ヒドロキシカルボン酸の塩である。もう一つの有用な添加剤の部類は、アルカリ金属アルミン酸塩並びに本発明者らの係属中の英国特許出願０２１８６７２．４号に記載のクエン酸等のα-ヒドロキシカルボン酸の添加によって形成され得るものである。透明で且つ本発明に従って乾燥されて透明な中間層を形成できる溶液を生産するためには、完全に混合しながら制御された条件下で、アルミン酸塩及びクエン酸塩と水ガラスとを混合しなければならない。
【００１７】
小さな瘤や他の光学的な欠陥の無い明澄透明なエラストマー状フィルムを製造するためには、注意深く制御した条件下で水ガラス溶液を乾燥する必要がある。乾燥工程で溶液の水含量が減少し、通常、乾燥したフィルムの水含量は、10〜35％の範囲になる。乾燥工程中は、溶液の温度、溶液上の雰囲気の組成、雰囲気中の相対湿度を注意深く制御する。これらのパラメーターは、乾燥されたフィルムの特性及び均一性を最適化するために、乾燥プロセスの進行の間に変化しても良い。一好適実施態様においては、エラストマー状材料中に過剰量の水が取り込まれるのを避けるために、溶液を上方及び下方から加熱してもよい。該好適実施態様においては、金属プレート等の熱伝導性支持体上に軟質基材を配置して、前記プロセスを実施してもよい。
【００１８】
乾燥プロセスは、静的又は動的に実施できる。一好適実施態様においては、供給ロールから該プロセスに供給される軟質基材のベルトの表面上に水ガラス溶液を展開することにより連続的な方法で動的に該プロセスを実施する。次に、該ベルトが、乾燥される加熱ゾーンを通過して、透明擬似プラスチック材料のフィルムが、被覆された表面上に生産される。有用なフィルムを生産するために、加熱ゾーン内の条件、任意に加熱ゾーンの異なる部分内の条件、及び加熱ゾーンを通過するベルトの速度を制御する。放射熱又は対流熱を用いて、加熱ゾーンを加熱することができる。加熱ゾーン内の温度は、通常、80℃〜150℃の範囲である。加熱ゾーンを２つ以上のゾーンに分けて、各ゾーンの温度及び湿度を個別に維持してもよい。乾燥時間を広範囲に渡って変化させることができるが、一般に、20〜200分である。生産物は、基材と軟質フィルムとを備えた二層構造材料を含む。かかる二層構造体は、新規であるものと考えられ、本発明の更に他の視点を与えるものである。
【００１９】
二層構造体を２つの構成要素に分離することができ、透明で乾燥されたフィルムを、耐火性を有する積層板ガラスの構成要素として用いることができる。この分離工程は、乾燥工程の完了後直ちに行ってもよいし、構成要素に分離する前に二層構造体を保管及び／又は他の場所に輸送してもよい。
【実施例１】
【００２０】
以下の成分を混合して、水性の水ガラス溶液を作製した。
純粋な水酸化ナトリウムを含み、ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比が3.3：1のＣｌａｒｉａｎｔ（クラリアント） ＰＬ １５４８としてＣｌａｒｉａｎｔ Ｆｒａｎｃｅ（クラリアントフランス） Ｓ．Ａから市販されているケイ酸ナトリウム溶液を希釈して製造され、33.9％の固形分を含む、ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比が2.85：1のケイ酸ナトリウム溶液70.9重量部．
Ｃｒｙｓｔａｌ（クリスタル） Ｋ１２０ Ｐｏｔａｓｓｉｕｍ Ｓｉｌｉｃａｔｅ（ポタシウムシリケート）としてＣｒｏｓｆｉｅｌｄ（クロスフィールド）社から市販されている52.4重量％の固形分を含む、ＳｉＯ2：Ｋ2Ｏの重量比が1.43：1のケイ酸カリウム溶液20重量部．
グリセロール9重量部．
アルカリグルコシド界面活性剤0.1重量部．
【００２１】
前記組成物を混合して透明溶液を生成させた。該溶液を、深さ1.5mmとするのに十分な量で、スチールベルト上に支持されたポリプロピレンフィルム上に注いだ。80〜140℃の温度で5〜70％の相対湿度の加熱ゾーンに、該濡れたフィルムを通過させた。該フィルムを60分間かけて該ゾーンを移動させた。乾燥した軟質フィルム製品の水含量は、約22重量％であった。該フィルムの厚さは、0.5mmであった。
【実施例２】
【００２２】
以下の成分を用いて、アルミン酸ナトリウム、ケイ酸ナトリウムの水ガラス、ケイ酸カリウムの水ガラス及びクエン酸を含む溶液を作製した：
１  Ｃｒｙｓｔａｌ（クリスタル） ９６としてＩＮＥＯＳ（イネオス）から市販されている、40重量％の固形分を含み、ＳｉＯ2：Ｎａ2Ｏの重量比が2.85：1のケイ酸ナトリウム水ガラスの溶液．
２  Ｃｒｙｓｔａｌ（クリスタル） Ｋ１２０としてＩＮＥＯＳ（イネオス）から市販されている、52.4重量％の固形分を含み、ＳｉＯ2：Ｋ2Ｏの重量比が1.43：1のケイ酸カリウム水ガラスの溶液．
３  Ｎｏｒｄｉｓｋ Ａｌｕｍｉｎａｔｅ（ノルディスクアルミネート）から市販されている、固形分38.0重量％を含むアルミン酸ナトリウムの水溶液．
４  水中で87重量％のグリセロール．
５  試薬グレードのクエン酸．
【００２３】
以下の様にして溶液を作製した：
第一に、5重量部のクエン酸を10重量部のグリセロールに撹拌しながら加えて、クエン酸を溶解させた。得られた溶液を、激しく撹拌しながら89.86重量部のアルミン酸ナトリウム溶液にゆっくりと加えた。添加中、溶液の温度を50℃以下に維持した。得られた溶液のｐＨは9.5であった。
【００２４】
151.7重量部のＣｒｙｓｔａｌ ９６と44.3重量部のＣｒｙｓｔａｌ Ｋ１２０と20.5重量部のグリセロールとを混合して、ケイ酸ナトリウムとケイ酸カリウムとグリセロールとを含む水ガラス溶液を作製した。
【００２５】
次に、アルミン酸塩を含む混合溶液を水ガラス溶液に加えた。Ｓｉｌｖｅｒｓｏｎ（シルバーソン）ハイシアミキサーを用いて完全に混合しながら、アルミン酸塩溶液をゆっくりと加えて、添加工程を実施した。得られた溶液は透明であり、室温での保管中安定であった。
【００２６】
オーブンの各サイドに配置された２つのローラー上に取り付けられたポリプロピレンフィルムのロール上に、前記溶液を注いだ。該フィルムを加熱ゾーンを通して引き寄せた。オーブンの入口の近傍地点で、フィルム上に前記溶液を注いだ。オーブン内に取り付けられたステンレススチールテーブルの表面を横切ってポリプロピレンフィルムを引き寄せた。対流熱を用いてオーブンを加熱し、100℃の温度に維持した。オーブン内の滞留時間は、120分であった。
【００２７】
オーブンから引き寄せた製品は、透明な二層構造フィルムであった。乾燥した中間層の水含量は25％であった。乾燥した中間層を、ポリプロピレンから剥離させることができた。該中間層を、厚さ3mmで表面がグリセロールに対して濡れ性を有するフロートガラスのシート上に配置した。中間層の表面は、グリセロールに対して濡れ性を有していた。第２ガラスシートを中間層の上部に配置した。ガラスの縁から過剰の中間層を削除し、一対のニップローラーを通過させて板ガラスの積層を行った。
【国際調査報告】
2005532971.tif 000002
2005532971.tif 000003
2005532971.tif 000004