(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
不要な太陽光、熱、あるいはまぶしさをコントロールする建築用又は太陽エネルギー収集用のグレージングを得るために用いられる光弁を製造する方法であって、
溶剤中に溶解されたモノマー及び架橋剤を、少なくとも1つが透明である２つのカバー層の間に配置し、
前記モノマーを重合させて架橋ポリマーを形成することによって光学活性層を形成し、
前記光学活性層は、前記溶剤中に溶解された前記ポリマーからなり、前記ポリマーと前記溶剤は特定の温度に加熱されたときに微細分割層を可逆的に構成するものであり、それによって前記光学活性層を比較的透明なものから比較的不透明なものに可逆的に転換するものであることを特徴とする方法。
【請求項２】
前記モノマーは、前記モノマーの重合熱がその相分離温度まで引き上げない十分に低い温度で前記溶剤中に少なくとも15%可溶であり、前記溶液は、前記溶剤と、前記モノマーと、前記モノマーから形成される過程の前記ポリマーとからなることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項３】
２以上の官能性を有する架橋モノマーが、前記モノマーと共重合し、前記溶剤および前記モノマーの前記溶液中に溶解し、前記重合が架橋ゲルを形成するように添加されていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記溶剤は、主として水であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記モノマーの重合は、その共役不飽和により、迅速、反復可能かつ比較的完全であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記共役不飽和は、アクリルアミドであることを特徴とする請求項５に記載の方法。
【請求項７】
前記アクリルアミドは、N置換され、不飽和炭素原子上で飽和炭化水素グループと置換されうることを特徴とする請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記N置換された１あるいは複数のグループは、飽和炭化水素であり、前記モノマーの炭素原子総数は5ないし７の間のいずれかであることを特徴とする請求項７に記載の方法。
【請求項９】
前記モノマーの半分以上は、Nジエチルアクリルアミドおよび/またはジエチルメタクリアミドであることを特徴とする請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記モノマーは、所定温度で前記光弁がスイッチされるように選択されかつ選択されており配合されたモノマーの混合物であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
モノマーの前記混合物は、比較的ランダムな共重合体を形成することを特徴とする請求項１０に記載の方法。
【請求項１２】
前記ポリマー鎖は、前記鎖を可逆的に架橋する多数の非化学的鎖間結合を有しないことを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記ポリマーの骨格鎖は、ステアリン酸障害が比較的なく、かつ前記溶剤で前記ポリマーの相分離を狭い温度帯域で起こすために前記溶剤に溶かされたとき柔軟であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
形成された前記ポリマーは、前記溶剤、および/または酸素、および/または日光に反応しないものであることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記重合用の、好ましくは更には前記架橋モノマー用の触媒は、還元剤に酸化剤を加えたものであることを特徴とする請求項１又は３に記載の方法。
【請求項１６】
前記触媒は、過硫酸塩にメタ重亜硫酸塩を加えたものであることを特徴とする請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記光弁は、前記溶剤に溶解した前記ポリマーにおいて可溶であるヒンダードアミンスタビライザーを追加することによって酸素および/または紫外線によるエージングに対して安定していることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記２つのカバー層は、飽和炭化水素ゴム重合体（ポリマー）から作られた封止剤によって間隔を隔てて封止され、前記ポリマーは、２以上の官能基を有すると共に前記ポリマーに対して可溶性の架橋剤で前記ポリマー官能基を任意に反応させることにより、架橋を形成するための２以上の平均官能基を持っていることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記ポリマー官能基は水酸基であることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記架橋剤官能基は、イソシアネートであることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記イソシアネートは、トリメチル・ヘキサメチレン・ジイソシアネートであることを特徴とする請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記ポリマーに化学的に結合する官能基を備えたヒンダード・アミン・スタビライザーが添加されていることを特徴とする請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
２枚のカバー層間に、必要に応じて吸気および排気ポートを備えた状態で前記カバー層を間隔を隔てて配置するシールを形成し、それによってキャビティを形成し、前記キャビティに、溶剤に溶解した前記モノマーを注入して前記光学活性層を形成することを特徴とする、請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記いずれかのクレームに記載された材料のうちのいずれかを用いることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記カバー層を、前記カバー層と前記光学活性層との間の接着性を改善するためにエッチングすることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記カバー層と前記光学活性層との間の接着性を改善するために、シランを前記カバー層に塗布することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項２７】
前記シランは、ビニル・シランであることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記カバー層を、前記注入の前に前記シランを前記カバー層に結合するために加熱することを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
溶剤に溶解した前記モノマー及び／又は前記シールで接続された前記カバー層を、放出された熱がエージングに対する前記光弁の光学的性能ないしはレジスタンスを低減させることを防ぐために、前記注入前および/またはその間に、冷却することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３０】
溶剤に溶解した前記モノマーを、前記モノマーを重合することによって放出された熱がエージングに対する前記光弁の光学的性能ないしはレジスタンスを低減させることを防ぐために、前記注入前に冷却することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３１】
不完全な重合あるいは前記光学活性層中の気泡の形成を防ぐために前記溶剤に溶解した前記モノマーを前記キャビティに注入する前に、前記キャビティを不活性ガスでフラッシングすることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３２】
前記不活性ガスは、窒素、アルゴンおよび好ましくはヘリウムから選ばれたものであることを特徴とする請求項３１に記載の方法。
【請求項３３】
不完全な重合あるいは前記光学活性層中の気泡の生成を防ぐために前記キャビティに注入する前に、溶解ガスを溶剤に溶解した前記モノマーから除去することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３４】
前記溶剤に溶解した前記モノマーの液体成分を、前記成分間で一定の比率を持たせ、あるいは前記キャビティを前記所定量の前記溶剤に溶解した前記モノマーで満たすために、定量ポンプをシンクロナイズさせることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３５】
前記溶剤に溶解した前記モノマーを、１又は複数のスロット・ダイスあるいは１又は複数の中空針を介して前記キャビティに注入することを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３６】
上面が傾斜するテーブルを、必要に応じて冷却して、前記溶剤に溶解した前記モノマーが前記光学活性層になる前に前記キャビティ内の前記溶剤に溶解した前記モノマーの気泡の発生を防ぎあるいは気泡を取り除くために用いることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３７】
前記シールは、両面テープあるいは接着性リボンからなることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３８】
前記シールは、加熱したときに軟化し、冷却したときに再び固体になる封止剤で形成されていることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項３９】
前記封止剤が相互間に介在された前記２枚のカバー層を、前記カバー層間に前記所定の間隔を形成すると共に前記層を互いに接合する目的で前記封止剤を軟化および圧縮するために、加熱されたフラットあるいはローラープレスに配置することを特徴とする請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記溶剤に溶解した前記モノマーが前記光学活性層になった後で、外側シールを前記シールの外側に形成して、前記２枚のカバー層相互間に耐久性のある機械的接続を形成し、また選択的に前記吸気および排気ポートをカバーし、また選択的に前記光学活性層の液体成分の損失を防ぐことを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項４１】
前記外側シールは、液体として施工するための加熱で溶解し、冷却で再び固体になる封止剤からなることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記外側シールは、架橋用官能基と共に、飽和炭化水素液体あるいは固体ポリマーに基づく封止剤で作られていることを特徴とする請求項４０に記載の方法。
【請求項４３】
前記シールまたは外側シールは、請求項１８乃至２２又は３８のいずれかに記載された封止剤で形成されていることを特徴とする請求項２３又は４０に記載の方法。
【請求項４４】
前記光弁は、シールされた二重の窓ガラスウィンドウを形成するために設計された生産機械であって、前記キャビティをより薄くするように設計変更され、かつ前記溶剤に溶解した前記モノマーを前記キャビティへ注入することができるようなされた生産機械で生産されることを特徴とする請求項２３に記載の方法。
【請求項４５】
光弁は、望まない太陽熱あるいはまぶしい光を制御する構造的なグレージングを作るために用いられるものであることを特徴とする請求項２３ないし４２及び４４のいずれか１に記載の方法。
【請求項４６】
前記注入のために前記溶剤に溶解した前記モノマーを準備するための、および／又は前記溶剤に溶解した前記モノマーを注入するための前記装置の幾つかは、冷却チェンバー内に配置されていることを特徴とする請求項２３、２９、又は３６に記載の方法。
【請求項４７】
前記注入は傾斜天板を有するテーブルおよび／または冷却された板の上で、必要に応じて冷却チェンバー内に包囲された状態で、行うことを特徴とする請求項２３、２９、又は３６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、光弁およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
熱作動光弁は、２枚のカバー・シートからなる層状の構造として作成されることがあり、その少なくとも1つは、ガラスのような光を透過するものであり前記カバー層の間に挟まれた光学的に活性な材料層を有する（図１Ｂ参照）。この光学活性層は溶液中のポリマーで構成されることがあり、このポリマーは、特にこのポリマー+溶媒のペアの臨界温度すなわち「スイチィング」温度に加熱したときに可逆的に凝結する（特許文献１、２および３参照）。凝結する細かく分割されたポリマーは、その溶媒とは異なった屈折率を持っていなければならず、したがって、前記光学活性層は、スイッチング温度を超える温度で反射、比較的不透明な白になるが、スイッチング温度未満の温度で光弁は比較的透明で、例えば板ガラス等のカバーシートと同じくらい光学上完全になりえる。  
【０００３】
光弁には、コンピュータ・メモリーから位相共役ミラーのような時間可変ホログラムまで、多くの用途がある。光弁の産業用途には、天窓、温室、パッシブ・ソーラー熱コレクター、サンルームなどのような構造的グレーディングがある（特許文献４、５および６参照）。以下の更なる必要条件リスト、実施例および製造方法は全て構造的なグレーディングに関する。しかしながら、構造的な光シャッタ−およびその製造法は、ときおり修正されて、他の目的および製品に有益であり得る。  
【０００４】
特許請求の範囲を含むこの書類の全体にわたって、「ポリマー」は、「ポリマー（重合体」」および「コポリマー（共重合体）」を含む意味において用いられ、また「溶媒」は、「溶媒の混合物」を含む意味において用いられる。「溶媒」は通常液体に言及するが、例えば、あるポリマーは互いに固溶体を形成するように、固体に言及することもあり、固体の溶媒を備えたこれらの溶液のうちのいくつかは、加熱したときに相互不相容性になり。２つのポリマー間で相分離し、したがって、光弁挙動を呈する。    
【特許文献１】米国特許第3,953,110号
【特許文献２】米国特許第5,377,042号
【特許文献３】欧州特許第0 597 853 B号(PCT/US91/05055から派生)
【特許文献４】欧州特許第0 572 411 B1号(PCT/US91/07620から派生)
【特許文献５】欧州特許第0 652 827 B1号(PCT/US93/05173から派生)
【特許文献４】欧州特許第0 650 320 B1号(PCT/US93/04994から派生)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従前の光弁サンプルは、光学的に活性な水性ポリマー溶液を近接配置した２枚のガラス板間に充填することにより作成されていた(最初の文献参照）。ポリマー溶液を、粘性溶液から弱く架橋された溶媒で湿った固体、すなわち「ゲル」に代えるために、前記ポリマーは、次亜リン酸ナトリウムのような、還元剤＋酸化剤触媒ペア、および２%メチレンビスアクリルアミド(MBA)のような架橋モノマーを事前に追加による充填した後に架橋され得る。この触媒ペアは遊離基を生成し、ＭＢＡに転送してそれを活性化し、またそれは該ポリマー鎖から水素を抽出し、ＭＢＡのサイトを前記ポリマーに共有結合させる。ＭＢＡは二官能基を持つので、それは２つのポリマー鎖に共有結合することができ、従ってそれらを架橋してまだ溶液中にあるポリマー鎖で固体のゲルを形成する。この方法に用いられた光学活性ポリマーには、いずれも水溶液中にあるポリN-ビニル・カプロラクタムおよびポリN-イソプロピル・アクリルアミドがある。  
【０００６】
光学活性層に２枚のカバー・シートと結合するのに適切な機械的性質を持たせるために、ポリマー濃度は、30%以上であることが望ましい。上記ポリマーに関する問題は、透析によって決定されるような、重合度がおよそ50という低い場合でさえ、(ゲル生成のための適切な架橋を容易に得るための下限値)、３０%のポリマー水溶液の粘性は２０,０００センチポアズである、ということである。この高粘性は、ポリマー溶液から大気の酸素を取り除くことを困難にする。より重要なことには、狭く細長い封止剤(図1を参照)によって、端部で連結された、例えばガラス製の２枚のカバーシート間の１〜２ミリメートルの厚さのキャビティを充填する場合、この高粘性は迅速な充填操作を妨げる。もしこのポリマー溶液の充填圧力が、合理的な十分な時間を得るために増加された場合、ガラス上に強化クランプを用いた場合でさえ、この高圧によりガラスが壊れる。さらに、内部のシール接着は、高注入圧力により、失敗するかもしれず、またこのポリマー溶液は充填ポート近傍のシールを通って漏れる。  
【０００７】
光弁用の特別の希望のスイッチング温度を達成するために、２つ以上のモノマーを混合する、例えばホモポリマーが前記希望の温度以上でスイッチするようなモノマーと、もう一つはホモポリマーが前記希望の温度より下でスイッチするモノマーとを前記希望のスイッチング温度が達成されるうような比率で混合することは可能である(図２を参照)。ポリマー溶液のスイッチング温度も、溶媒あるいは溶媒混合物の変更により操作することができる。例えば、水溶媒中に無機塩類を溶かすことは、典型的にポリマー/溶媒溶液のスイッチング温度を低下させるだろう。  
【０００８】
かなりランダムな共重合体は、光弁を「急激に」すなわち小さな温度範囲でスイッチさせるために、通常必要とされる、(図２を参照)。モノマーの混合物は、それらを形成する重合体がかなりランダムであるために同様の共重合速度を持っていなければならない。架橋モノマーを含むモノマー混合物はすべて、また同じカテゴリーのモノマーに属すべきであり、その結果、共重合はかなりランダムである。迅速かつ完全な重合のためには、共役不飽和のモノマーが好ましいかもしれない。カバー・シートのうちの1つが破損する場合には、重合したゲルが、いくつかの用途ではは無毒であることがと好まれるかもしれない。本件の場合、最も未重合のモノマーが完成した有毒ゲルを再現するから、重合は通常かなり完全であるに違いない。  
【０００９】
溶液中のポリマー鎖間の可逆的・非化学的な鎖間結合(例えば水素あるいは溶剤の強い親和力を持たない結合)は、光弁のスイティングを鋭くせず、また溶媒中のポリマーの濃度の敏感な機能をスイティングする温度（図３を参照）。したがって、２枚の例えばガラスのカバー枚間のシールが破裂し、溶媒が蒸発すれば、光弁のスイッチング温度はドリフトする。鎖間ボンディングにより失敗するモノマー・ペアの例には、水溶液中のヒドロキシエチルアクリル酸塩+ヒドロキシプロピルアクリル酸塩がある。本件の場合、鎖間結合は、ポリマー鎖からのペンダントであるヒドロキシ基間の水素結合である。これらの鎖間結合は、また、加熱時のスイッチング温度が冷却時のスイッチング温度より高くなるような、光弁のスイッチング特性においてヒステリシスを引き起こすかもしれない。これは、例えばコンピュータ・メモリーにおいては、有用だろうが、光弁では問題になることがある。この共重合体に関する更なる問題は、それがエステルヒドロシスによって、溶媒でゆっくり反応することである。  
【００１０】
重合、架橋、ゲル化、あるいは硬化を開始させる触媒は、次の理由で不十分かもしれない。紫外線活性光重合開始剤は、ガラスカバーシートで作動しない。というのは、ガラスは、ほとんどのUV光重合開始剤を活性化するのに必要な波長(典型的には316ナノメーターの水銀輝線)に対して透明ではないからである。可視光活性光重合開始剤は、通常不十分である。というのは、それらは遅く、またそれらの反応生成物が、光弁に日光および/または酸素によって黄変する特性を一般に与えるので、時々不適当である。有機の過酸化触媒は、通常、第三アミン基剤と共に通常用いられる一般に有機のコバルトあるいはバナジウム化合物のような促進剤を要求する。これらの促進剤は、一般に、それら自身が日光で黄変するか、あるいはポリマーを日光において黄変させる。例えば、アスコルビン酸+過酸化水素の還元剤+酸化剤触媒システムは、アスコルビン酸および/またはその反応生成物が日光および/または酸素で黄色に変色するという点を除いて、優れた特性を示す。アスコルビン酸が、過酸化水素酸化剤と共に用いられる還元剤として次亜燐酸塩塩で取ってかわられる場合、黄変する問題は解決される。しかし、２つの触媒成分を混合し、充てんした後の架橋およびゲルの解決策のための時間は、３時間まで延長され、それは多くの場合遅すぎる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
新しい方法およびモノマーの詳細  
【００１２】
迅速な充填およびゲル化速度を得るために、新しいアプローチが必要である。低い重合度のポリマーでさえその解決策が、迅速な充填には粘着性が高すぎるので、モノマーの溶液と共に充填することが行われ、それによってポリマーと架橋の両方が、カバー・シート間のモノマー+架橋剤+触媒溶液を充填した後に同時に形成される。ポリマー溶液ではなくモノマー溶液を用いると、約１,０００のファクターだけ粘性を減少させ、約５０のファクターだけ充填時間を必然的に減少させる。  
【００１３】
水溶媒を備えたN-ビニル・カプロラクタム・モノマーは、室温の水中で溶解度が制限されているためおよび重合が遅いため、この新しいプロセスにふさわしくなく、光弁のスイッチング温度を超える温度のような厳しい条件で運転されなければならない。更なる問題は、ポリN-ビニルキャプロラクターン(poly N-vinyl caprolactarn)「バックボーン」が、バックボーンがよい鮮鋭度で相分離に必要な配座変化をするのステアリックリーに妨害するペンダント・ラクタムリングを持っているということである。N-イソプロピル・アクリルアミド・モノマーは、それは穏やかな条件の下で急速かつ完全に重合するが、水中での溶解度が制限されているため(これら両モノマーは２０℃で固化し、その温度でそれらの低い溶解度と関連する）この新しいプロセスに適さない。この迅速な充填およびゲル化を可能にするために、モノマーは、その手順に適合するように分子的に設計されなければならず、それはモノマー規格の最初の２つを以下のとおり定義する。  
【００１４】
例えば25〜30℃の範囲内でスイッチする光弁では、モノマー/溶媒ペアは、生じたポリマーが前記温度範囲内で溶液から凝固する場合に、選択される。しかしながら、通常そうであるように、もしそのポリマーが不飽和モノマーの重合によって形成される場合、このビニル不飽和は、モノマーをそれを形成するポリマーよりわずかに疎水性にし、それは不飽和を持たない。これは、そのモノマーは、それが重合される前にそれほど可溶でないことを意味する。この溶解度差は、いずれもそれがポリマーの形である場合に加熱によって析出を示すと共に、そのポリマーの析出温度以下の温度で十分に可溶なモノマーを見つけることを困難にする。この困難な要求は、一般に、モノマーがポリマーの析出温度以下の例えば２０℃の液体であり、その溶解熱と溶解度を増加させる、ことを示唆するものである。  
【００１５】
更に、溶液中で生じる例えば不飽和モノマーの重合は、発熱を伴うものであり、その重合中にモノマー/ポリマー溶液を加熱する。しかしながら、もしその重合が、光弁のスイッチング温度以上で生じる場合、光学的性質が通常問題となる。例えば、透明から不透明へのスイッチングが鋭さを欠く、つまり、それがより大きな温度差で発生し、そして光弁が明瞭(あるいは伝達)状態にあるときにパーマネント・ヘーズがまたあるかもしれない。この理由で、モノマー溶液および/またはカバー層は、充てんおよび重合/架橋の間に、光弁のスイッチング温度以下の、例えば２０℃(共役不飽和を備えたモノマー)に冷却することができる。したがって、重合熱は、モノマー+ポリマー+溶媒溶液の温度をその遷移温度以上に上昇させない。  
【００１６】
上記の迅速な準備手続きを備えた光弁を作成するための望ましいモノマーおよび溶媒ペアは、以下のモノマー規格すべてに適合しなければならない。* モノマーは、重合熱は重合プロセスの間にどんな段階でもそのスイッチング温度にまで溶液の温度を引き上げない、対応するポリマー+溶媒溶液のスイッチング温度より十分に低い温度で溶媒中に、少なくとも１５%、好ましくは３５％可溶である、 * 重合は迅速である。* 所望温度まで加熱したときに溶液から可逆的に凝結するポリマーを形成する。    
【００１７】
いくつかの用途については、更なるモノマー必要条件がある。* 重合は反復可能で、本質的に完全である* 形成された共重合体はかなりランダムである* 溶液中のポリマー鎖の間で形成された可逆的・非化学的な鎖間結合、そのほかにゲルから作られる意図した不可逆共有結合の架橋はほとんどない* 溶液中にいる場合、ポリマーのバックボーンはステアリックヒンデランス(stearic hinderance)が比較的ない* 溶媒、酸素および/または日光で反応しないポリマーを形成する* ポリマーゲルは、そのスイッチング温度以下にある場合、加速エージングおよび実地試験後に、カバー・シートからのデラミネーション、ヘーズあるいは黄変することなく、高い光学的品質を示さなければならない* ポリマーゲルは配置するのに無毒で安全でなければならない* モノマーと溶媒は、製造するのに比較的安価である  
【００１８】
新材料  
【００１９】
モノマーのクラスがあり、溶媒：Nで置換されたアクリルアミド、として水と共に用いられる場合、その幾つかは上記のモノマー規格および必要条件をすべて満たす。これらモノマーのうちのいくつかのための単純化された一般的構造を、重要なモノマーの７つの例に沿って、以下に示す。  
【００２０】
【化１】
0005133560.tif 000002
【００２１】
添字Ａ、Ｂ、およびＣは、モノマーとそれらの位置におけるメチレン基を含むグループの数を示す(メチレン基を含むグループなしで満足な特性を備えたアクリルアミド・モノマーを作ることができるが、アクリルアミドでないいくつかのモノマーはモノマー規格およびいくつかあるいは全ての必要条件を満たすかもしれない）。合計Ａ+Ｂ+Ｃは、モノマー、およびそれが形成するポリマーの疎水性をほぼ示す。よい候補アクリルアミド・モノマーは、水の溶媒を備えた３０℃の近くで光弁・スイッチング用に３と５の間のＡ+Ｂ+Ｃを通常持っているべきであり、極性アミド水素の存在を回避するために例えば5℃(それはＡもＢもが0ではないことを暗示する)で通常液体であるべきであり、N-イソプロピル・アクリルアミド(Ａ=3、Ｂ=0、Ｃ=0)の場合であるように、それはモノマーの融点を引き上げ、それは64℃で溶け、そして、30℃の低いスイッチング温度で光弁を作るための水におい
て十分に可溶ではない。  
【００２２】
最初の例のモノマー(DEA)は、３０.４℃のスイッチング温度でホモポリマー+水光弁を作る(図３を参照)。重合されたDEAのスイッチング温度を増加させるために、第２の例のモノマー(DMA)のうちのいくらかはDEAのうちのいくらかの代わりに用いられる。図２は、ＤＥＡの代わりに１.５重量％ＤＭＡを用いるとスイッチング温度が３３℃に上昇することを示す。反対に、スイッチング温度を低下させるために、第３例のモノマー(TBA)のうちのいくらかはDEAのうちのいくつかの代わりに用いられている。図３は、TBAの２%の置換が２４.３℃にスイッチング温度を低下させ、その一方で３%のTBAが、２０.７℃へスイッチング温度を低下させていることを示す。TBAはモノマー規格および必要条件のすべてを満たさない。というのはその第三ブチル基が非常な疎水性だからであり、したがって、強い疎水性の鎖間結合を形成する。しかしながら、TBAおよびMBA架橋剤（典型的には０.２%の濃度）は、水に溶解しにくいが、それらは、DEA+水溶液に十分に可溶である。というのは、DEAが、それらの類似した分子構造故に、溶液へそれらをカップリングするからである。高々3%のTBAが用いられるので、その鎖間ボンディングおよび低い溶解度は問題ではない。  
【００２３】
水性モノマー溶液の迅速で完全な重合および架橋用の要求は、還元剤+酸素触媒システムによって活性化された(置換されたアクリルアミドのような)共役不飽和モノマーに賛成する。還元剤溶液および酸化剤溶液が混合されるとすぐに、これらの触媒はただちに迅速な行動を開始する。また、それらは低い温度、例えば５℃でよく作用する。いくつかの還元剤+酸化剤の更なる利点は、水性モノマーおよび/または触媒溶液の最初のpHの調節により、重合と架橋の反応のための時間が調節され得るということである。満足な還元剤+酸素触媒システムは過硫酸塩+メタ重亜硫酸塩塩類からなる。このシステムおよびその反応生成物(例えば硫酸ナトリウム)は、太陽の紫外線の吸収を示さず、したがって、日光中の光スイッチの黄化を引き起こさない。さらに、触媒の0.08重量%溶液の典型的な濃度で、硫酸ナトリウムの反応生成物は、光学的に活性なポリマーゲル、すなわちはガラスまたはプラスチック・カバーのシートと反応しない。触媒と架橋剤のそのような低濃度では、溶液の他の成分の純度は比較的完全な重合にとってより重要になる。最初のpH８.０で、重合および架橋、あるいはゲル生成で、１０分の時間が、５℃で典型的に得られる。これは有用なゲル化時間である。というのは、カバー・シート(図１を参照)間のキャビティをモノマー+架橋剤+触媒溶液で満たす典型的な1分間の後に起こるほとんどの重合と共に、可能であるのと同じくらい短いからである。このゲル化時間は望ましい。というのは、もしあまりにも多くの重合が充てんの間に生じると、スイッチング温度および他の光学的性質が十分に一定でないかもしれないからである。  
【００２４】
酸化と光酸化からポリマーを保護するために、妨げられたアミン・スタビライザーは、溶液に溶かされる。ペンタメチルピペリドン（典型的に０.２%の濃度）は、例えば過酸化水素およびオゾン等の遊離基を無害に分解し、例えば過酸化水素およびオゾンを生成し、そして犠牲スタビライザーと異なり再生し、それらの有効性を失う。このヒンダード・アミンは、そのヒドロキシ官能価ゆえにポリマー+水溶液において可溶なため、用いられる。  
【００２５】
実験室手順  
【００２６】
２枚のガラスをカットした後、それらの鋭いエッジ取り除き（(ガラスを「シーミング」すると称される)、ガラスの錫めっきを施していない側を洗浄する。最初に、ガラスを、脱イオン水に0.5%のAlkonoxのような石鹸液で洗い除かれる。その後、ガラスは脱イオン水においてすすがれる。次に、ガラスは、pH２.０の塩化水素酸溶液に１０分間ソーキングされる。この穏やかなエッチングの目的はおそらくガラスの表面の近くから水可溶のナトリウムおよびカルシウム・イオンを除去することであり、これによりポリマーが、ガラスのより丈夫なシリカ部分に結合される得る。塩化ナトリウムと塩化カルシウムの両方が水において可溶でありそれゆえガラス表面から取り除かれるため、塩化水素酸が用いられる。次いで、ガラスは再び脱イオン水においてすすがれ、次に、乾燥される。  
【００２７】
乾燥の後、ガラスは、後に水溶液中の重合するポリマー鎖をガラスのシリカ表面へ共有結合するシラン・カップリング剤でコーティングされる。最良に作動すると分かったシランは、以前に分子ふるいで脱水したメチルアルコール中の1%溶液として作成された、ビニル・トリメトキシ・シランである。水は、シランを前加水分解するためにはこの溶液に加えない。この溶液のpHは氷酢酸で７.０に調節される。廃棄されたより古い溶液と共に作成された後、この溶液は２〜６時間の間用いられる。  
【００２８】
このシラン溶液を、ガラス上に、エアーレススプレーガンで1平方センチメートル当たり例えば１５０キログラムに加圧して吹き付ける。あるいは、圧縮空気駆動ペイントスプレーヤを用いても良い。シラン・コーティングが乾燥した(それは事実上瞬間である)後、ガラスにシランを共有結合するために、ガラスをオーブン内に配置する。100℃の強制空気オーブンを用いてもよい。また、シラン・コーティングは20分間加硫され得る。  
【００２９】
ガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチ(図１を参照)を充填するために、モノマー+架橋剤+触媒水溶液が２バレル注射器で注入される。２つのバレル間で４：１の体積比であるものを使用すること好ましく、より大きな方のバレルをＡと呼び、小さな方のバレルをＢと呼ぶ。還元剤および触媒の酸化剤成分は異なるバレルに配置され、それらカートリッジがガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチの充填ポートに通じる静止ミキサーへ放出されると、２つの成分が混合して、重合、架橋およびカバー・シートへのボンディングがすべてスタートする。ナトリウム・メタ重亜硫酸塩還元剤がモノマーと混合され、その後、ナトリウム過硫酸塩溶液と混合する前にさえ、比較的迅速な重合が直ちにスタートするので、ナトリウム過硫酸塩酸化剤がモノマーと混合されるべきであることが分かった。  
【００３０】
パートＡは、典型的には、４２重量%のモノマー+０.３%のMBA+０.３重量%のペンタメチルピペリドン(pentamethyl piperidone）+０．０５重量%のナトリウム過硫酸塩からなり、そして、硫酸と水酸化ナトリウムの希薄溶液でｐＨ８.０に調整されている。パートＢは、重量がＡ:Ｂ=4:1である、0.20%のナトリウム・メタ重亜硫酸塩からなる。  
【００３１】
ほとんどの遊離基+ビニル重合の場合のように、酸素は遊離基の急冷により重合を抑制するので、パートＡおよびＢは、適切で反復可能な重合が生じる前に、それらから取り除かれた大気の酸素を溶かしたに違いない。これをするための2つのガス抜き手順がある。最初は、パートＡおよびＢが2つの別個のカートリッジ円筒にある間、窒素、アルゴンあるいはヘリウムのような不活性ガスが10分間溶液AおよびＢ中に泡立たれる。例えば水中への溶解度が加熱で減少せず、それにより、気泡が光弁内で形成するのを妨げるので、ヘリウムはガスを抜くために好まれ得る。次に、溶存酸素は、カートリッジに溶液ＡおよびＢを入れ、プランジャーを配置せずに、真空中にカートリッジを配置し前記溶液ＡおよびＢを沸騰させることにより、除去しうる。各カートリッジ円筒の底に配置された沸騰チップは、この外にガス抜きをする手順を促進する。不活性ガスまたは真空の沸騰のいずれかあるいはその両方を用いても良い。  
【００３２】
パートＡおよびＢが注射器カートリッジの2つのシリンダーを通り過ぎると同時に、それらは10の混合元素と例えば静止ミキサーに入り、この静止ミキサーは、パートＡおよびＢの乱れおよび必然のよい混合を促進するために小さな直径を持つものであるべきである。混合が不十分であると、それがそのスイッチング温度に接近しているとき重合された試料において、異議のある渦形模様となる。これらのパターンは、充てん中の溶液のフローパターンを表示する。静止のミキサーの端に、大きな内径の皮下注射針あるいはスロット開口を備えたダイスのいずれかが固定される。  
【００３３】
充填さていれない試料(つまりガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチ)は、封止剤によってそれらの端部のまわりに典型的には1センチメートル幅で連結された2枚のガラスからなるものであっても良い(図1を参照)。皮下注射針がサンドイッチを混合パートＡおよびＢで満たすために用いられる場合、それはシールを介して押されるかもしれない。ダイスが充てんに用いられる場合、ギャップは、充てんの間に溶液の漏れを回避するのを正確に可能にするためにダイスにフィットするシール中に残る。注入口の反対のガラスのコーナーで、ガラスの2つの層の間のキャビティに閉じ込められたガスが溶液で充填する間に漏れることを可能にするようにするために、皮下注射針がシールを介して挿入されても良く、あるいは、図1に示されたように内側シールに小さなギャップがあっても良い。混合パートＡおよびＢが試料に注入される前に、均一な重合を防けないように、キャビティにおける酸素を含むエアーが除去されなければならない。これは、窒素、アルゴンあるいは好ましくはヘリウムのような不活性ガスでキャビティを洗い流すことにより行われ得る。あるいは、充てんは真空チェンバー内で行っても良い。  
【００３４】
重合熱が重合中に試料をスイッチングするのを防止するために、ガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチおよびパートＡおよびＢを含んでいる注射器は、15分間5℃の冷却器内に配置され、次いで充填されていないサンドイッチおよび注射器が冷却器から取り除かれた直後に混合パートＡおよびＢが直ちに注入される。充填直後に、充填されたサンドイッチは、冷却器に戻される。約10分で、重合は溶液を液体から架橋ゲルにする。  
【００３５】
この時点では、試料は優しく扱われ、冷却器から取り除かれる。その後、皮下注射用の穴針が取り除かれ、そして穴針および充填ポートによって残された孔を、通常１センチメートル幅の外側封止剤のバンドで、封止しても良い。この封止剤は、試料の周囲にパーマネントシールを形成する(図1および封止剤の下記説明を参照)。  
【００３６】
光弁の例が置かれるかもしれないテストの次のリストは、構造的なグレーディングおよび他の目的に役立ち得る。温度の機能として直接プラスの散乱光伝送を測定すること、ヘーズ、ゲルとカバー・シートとの間の溶媒の気泡のような光学的欠陥、つまりデラミネーション、スイッチング温度、例えば10.5℃の範囲での非均一スイッチング、および明瞭な状態において光弁で可視光伝送スペクトルによって測定された黄色鋳込みのような可視光吸収を観察すること。上記の測定の後、光弁はいくつかの方法によって加速エージングにさらされる。8週間例えば70℃でオーブンに閉じ込めること、集中的な太陽の紫外スペクト、例えば10〜100サンインテンシティ(suns intensity)、に露光する、加熱および冷却を交互にして光弁をオン・オフすること、ゲル層を凍結しおよび溶解すること、および屋外での暴露。別々、連続あるいは好ましくは同時の、いくつかのタイプの加速エージングのそれぞれ後に、その後、前のテストを繰り返し、どんな変更も注意した。実施例の光弁については、最も難しいテストは8週間70℃である。図4は、これらテストの結果を示す。  
【００３７】
封止剤成分    
【００３８】
シーラント成分の典型的なセットは次のとおりである:シェル・ケミカル(Shell Chemical)社のKraton L-2203(K)、ミツビシケミカル(Mitsubishi Chemical)社のポリbd Epol(E)、クレアノヴァ(Creanova)社のVestanatTMDIトリメチルのヘキサメチレン・ディイソシアネート(T)、ゲレス(Gelest)社のエポキシのシクロヘキシルエチルトリメトキシ・シラン(G)、アルドリッヒ(Aldrich)社のペンタメチルピペリディノール(P)、ウイッコ(Witco)社のFomres UL-28 ジメチルスズジラウレイト(D)。炭素原子に付けられた水素原子は示されない。KとEについては、下に示された分子構造は近似である。また、サブス
クリプトは平均値である。  
【００３９】
【化２】
0005133560.tif 000003
【００４０】
【化３】
0005133560.tif 000004
【００４１】
【化４】
0005133560.tif 000005
【００４２】
【化５】
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【００４３】
【化６】
0005133560.tif 000007
【００４４】
【化７】
0005133560.tif 000008
【００４５】
KとEは基本的なポリマーの骨格鎖をなす。それらは、突出するメチルあるいはエチル基を備えた、およびターミナルヒドロキシ官能価を備えた飽和炭化水素鎖である。多少ランダムな位置の鎖から突出した異なったサイズのグループは、鎖の接近したパッキングおよび後の結晶化度を防ぎ、柔軟な炭化水素骨格鎖は、架橋封止剤ポリマーをプラスチックではなくゴムにする。飽和は、熱酸化、太陽の紫外線、加水分解、望まれない架橋あるいは鎖の切断に対する高い抵抗および水浸透の非常に割合を提供する。ヒドロキシ官能価はこれらの高い粘性液体ポリマー(KとE)を両方とも固体のゴムに変えることを鎖長拡張によって、また架橋によって鎖を3次元ネット構造に代えることを可能にする。官能基のターミナルの位置は、より迅速で完全な鎖長拡張および架橋、およびまたより大きな機械的強度を与える。封止剤の弾性係数および伸びはKに対するEの比率によって決定される。より多くのEが、2を越えるその官能基で、より多くの架橋およびしたがってそれほど弾性でない伸びおよびより高い弾性係数を与える。KとEは、少量製造されるので、比較的高価である。  
【００４６】
Tはジイソシアネートであり、それは、KおよびEのヒドロキシ官能価を反応して鎖長拡張および架橋すなわち「加硫」を形成する。このジイソシアネート架橋剤は、20℃で比較的急速に反応し、また熱酸化と日光に強く、 また飽和炭化水素に基づくものであり、 また特にKとEで可溶であるという理由で、好ましい。成分のうちのいずれかの貧弱な相互溶解性は単に部分的な加硫に帰着する。突出するメチル基はTをKとEに可溶にし、また、反応イソシアネート・グループあるいは加硫イソシアネート・グループがそれらの高い極性により互いと互いに関連付けられることを妨げることにより、封止剤の柔軟性を増加させる。Tの量は化学量で105%であり、その過剰は、コンパウンディング、貯蔵およびキュア中に、大気の水分の吸着および反応を補い、そのイソシアネート官能基を不活性化して、完全硬化を防ぐ。化学量は、K、EおよびPのヒドロキシ官能価の合計に基づく。過剰なTも接着に役立つ。Tは非常に有毒であるが、20℃で低い蒸気圧を持っており、その結果、蒸気吸入ではなく皮膚接触が回避されるに違いない。  
【００４７】
Gは、そのエポキシの官能基が、KとEのヒドロキシ官能価で反応するため、例えばガラス蓋シートへの接着に寄与する。また、そのメトキシ・シラン官能基は、例えばガラスおよびステンレス鋼の表面でヒドロキシ官能価と反応する。KまたはEに結合され、カバー・シートにまた結合していないGは、K+E+Tポリマー鎖の間で架橋を形成する。この化学結合架橋は大気の水分の封止剤への拡散によって活性化され、したがって、K+E+T架橋反応よりはるかに遅い。  
【００４８】
Pはヒンダード・アミンであり、それは、水と酸素と反応する太陽紫外線によりそれぞれ生成された過酸化水素およびオゾンを無害に分解し、したがって、光酸化による太陽のデグラデーションから封止剤を保護する。そのヒドロキシ官能価はTと反応しそれを共有結合し、時間と共に拡散することがない。窒素上のメチル基は、P中のアミンがTと反応するのを妨げ、Pの過酸化物およびオゾンを分解する能力を破壊するであろう。  
【００４９】
Dは、Tと、K、EおよびPのヒドロキシ官能価の間の反応用触媒である。ラウリン酸エステルグループは、それをKとEにおける溶解度を与え、また、メチル基は、それらのサイズが小さいことより、この反応を室温で比較的迅速かつ完全にする。  
【００５０】
約10%の炭素パウダーあるいは流送可能シリカ、好ましくはそれぞれそれ自身の適切なシラン表面処理されたものが、亀裂生長をブロッキングすることにより、接着、伸びおよび引裂強度を改善するために添加されても良い。これらの充填材もまた、キュアの前に粘性またはチキソトロピーを増加させ、均質混合をより困難にするが、外側封止剤が硬化する前に、カバー・シート/キャビティ/カバー・シート・サンドイッチの取り扱いを許可し得る。  
【００５１】
封止剤コンパウンディングおよび性能  
【００５２】
パーツＡおよびＢ(ゲルの光学活性層を作るために用いられた、前のパートＡおよびＢと混同しないこと)の静止のミキサーがうまくいくためには、Ｂに対するＡの比率は、4:1以上であってはならず、また、ＡとＢの粘性は類似していなければならない。混合、取り扱いおよび用途を容易にするために粘性を最小限にするには、次の調合の１パーツのＢに対する４パーツのＡの比率を用い得る。  
【００５３】
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【００５４】
G、PおよびD成分は、より容易にパートＡの全体にわたって均質的に分散するようにK内に10%溶液として構築することができる。Pは、容易に溶かすためにKを70℃に熱する必要がある。パートＡについては、その成分は、不活性ガスブランケットを備えた気密のコンテナー内において1時間混合することで連続して加えることができる。パートＢは、4時間、不活性ガスブランケットを備えた気密のコンテナーにおいて活発に混合することができる。パートＢの混合中に、EとTはに部分的に反応して比較的低い粘性プレポリマーを形成する。  
【００５５】
封止剤パートＡおよびＢの粘性は、20℃でそれぞれ約15,000および10,000センチポアズである。水分気密容器に格納された時、これらパートＡとＢは、5℃で2か月の貯蔵寿命を有する。4:1注射器カートリッジおよび10元素静止のミキサーを使用したとき、封止剤は、10分のワーキングタイム、2時間の圧粉体強さあるいは、ゲル化時間、および4日の硬化時間をいずれも20℃で持っている。加硫された封止剤は、非常に低い水および水蒸気透過度、熱酸化と日光に対する高い抵抗、 約1000%の高い弾性の伸び、 (基質に対する接着ボンドの応力を最小限にするための)の弾性の低いモジュール、 そして、加速エージング後に生じる接着破壊ではなく密着力のある、例えばガラスやステンレス鋼に対する良好な接着性を持っている。  
【００５６】
実施例  
【００５７】
図2、3および4に示される光弁試料に用いられた製剤は、重量で、35%モノマー(DEAに任意にDMAあるいはTBAを添加)+ 0.2%MBA+それぞれ0.04%の過硫酸ナトリウムおよびメタ重亜硫酸ナトリウム+0.2%のペンタメチルピペリドンである。実験室準備セクションで上述した手順が採用された。これらの試料の光学的に活性なゲル層は厚さ2ミリメートルであった。このカバー・シートはグラスであり、上記シーラント製剤が用いられた。  
【００５８】
図3は、水中のポリマーの異なる濃度で、 プラスチック・カバー・シート、あるいはエッジシールあるいは裂け目を有するエッジシールを介した拡散による蒸発散効果をシミュレートした、光弁のスイッチング温度を示す。ポリマー濃度が30%から40%に変わる場合、スイッチング温度が1.0℃だけ変化すること（いくつかの用途には満足な性能である）が理解され得る。図4は、8週間70℃で加速エージングにさらされた光弁を示す。スイッチング温度は0.3℃だけ変更しており。それはいくつかの用途には十分である。  
【００５９】
生産手順  
【００６０】
前述の実験室手順は、完全な大量生産製造工程の比較的正確な模型であることが意図されている。生産のための材料、設備、手順、パラメーター、条件あるいは状況が、このセクションにおいて指定されない場合、研究所手順セクションで特定された類似したアイテムが適用されると推定される。この典型的なプロセスは次の生産ステップから成る。  
【００６１】
1．ガラスのカットおよび継ぎ合わせ  
【００６２】
2．ガラスの洗浄、すすぎ、酸性エッチング。洗浄とエッチングのステップは、互換性をもつセッケンを塩化水素酸と混合することにより組み合わせ得る。洗浄機は酸に対して耐食性を有するものでなければならない。  
【００６３】
3．シランのスプレー。スプレーブースは、シランのためのメチルアルコール溶媒により防爆形でなければならない。換気されたブースからの可燃性の有毒ガスは散水で取り除くことができるあるいは焼却処分しても良い。  
【００６４】
4．オーブン硬化シラン。オーブン・スペースをセーブするために、板ガラスを、熱風を循環させるためにそれらの間にスペースを隔てて積み重ねても良い。オーブンは、ガラスへのシランを結合するのを補助するために湿度を与えても良い。ガラスカバーシートの端部のシラン・コーティング（そこでは該シールと外側シートとがガラスに付着しなければならない）は、粉砕されても良い。しかしながら、試験室試料の加速エージングは、シラン・コーティングが接着を改善したことを示している。  
【００６５】
5．2枚のガラス間のシールを形成する方法として2つの代替手順がある(図1を参照)。最初の手順は、通常幅が１センチメートルで厚さが1〜3ミリメートルの、３Ｍによって作られたIsotakのような独立した両面テープないしはリボンを使用することである。このテープは、携帯ディスペンサーから、あるいは自動機械類からガラスに貼りつけられる。シールを形成する別の方法は、ガラスのシートのうちの1つの端に沿ってホットメルト接着剤のビードを押し出すことである。次に、ガラスの第２シートが、ガラスの第１シート上のホットメルト接着剤上に配置される。その後、このサンドイッチは、ホットメルト接着剤を軟化すると共に同時に2枚のガラスを押すプレートまたはローラー加熱プレスに配置され、これにより2枚のガラスを結合し2枚のガラス間の相互間隔が正確に決定される。シール中の吸気および排気ポートは、適切な場所で封止剤あるいはテープを省略することにより作られ得る。このシールにより、光学活性層がゲル化した後で、外側シートが配置されてゲル化する前に、充填されたサンドイッチ(ステップ9)の取り扱いが可能になる。  
【００６６】
6．上記のサンドイッチは、平らな表面の中央の下にヒンジを有する「バタフライ」テーブルと称されるものを用いることにより迅速かつ簡単に形成され得る。テープあるいは押出ホットメルト接着剤を備えたガラスのシートは、ヒンジ線の一側でテーブルに配置される。ヒンジ線の反対側に、ガラスの第２シートが配置される。その後、ヒンジ線のいずれかの側のテーブルの水平面がいずれも垂直になるように起こされ、各半分はガラスのシートを有し、而して前記サンドイッチを形成する。これに替えて、サンドイッチを形成する前述の全てのステップはガラスをほぼ垂直あるいは水平にして行うことができ、それにより、バタフライテーブルを使用しなくても良くなる。  
【００６７】
7．サンドイッチは例えば5℃に冷却される。冷却した空気を循環させるチャンバを用い得る。この冷却チャンバ内に、冷却、充填中に、そして選択的に重合あるいはゲル化中に、上部にガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチが配置されたチルトボードがあっても良い。あるいは、サンドイッチを、冷却された平面金属板に配置することにより、サンドイッチ上に断熱層を配置することにより、冷却しても良い。混合Ａ、ＢおよびおそらくＣ溶液のディスペンサーは、有毒モノマーからの安全性のための換気されたグローブボックスに収容しても良く、またこの冷却チャンバの内部であっても良い。  
【００６８】
8．ディスペンサー針あるいはダイスは手であるいは自動方法においてサンドイッチの側部に挿入されても良い。ステップ7と同時に、サンドイッチ・キャビティは射出ダイスあるいは針を通って不活性ガスでフラッシングされる。  
【００６９】
9．サンドイッチのキャビティ(それは例えば5℃に冷却され得る)は、次いで、パートＡ、Ｂ、およびあるいはＣが均質的に混合され、あるいは例えば5℃に予備的に冷却されたものからなる溶液で充填される。  
【００７０】
実験室手順と異なり、メーター/ミックス・ポンプの製造のために、2成分携帯型注射器を用いる。これは、Ａ、
Ｂ、および恐らく例えば4:1:1あるいは1:1:1であるＣのための比率を備えた２または３成分メーター/ミックスであっても良い。モノマーおよび2つの触媒パーツのいずれかの双方を含む溶液が短い貯蔵寿命を持つため、3成分を2成分の代わりに用いてもよい。4:1:1の比率で3成分を用いる場合、成分Ａは、還元剤および酸化剤触媒成分以外の全ての成分の水溶液からなるものであって良い。パートＢは例えば還元剤メタ重亜硫酸ナトリウム等の水溶液からなるものであっても良く、また、パートＣは例えば酸化剤過硫酸ナトリウム等の水溶液からなるものであっても良い。パートＡおよびＣ、特に反応的な還元剤を備えたパートＢは、次いで、不活性ガス泡および/または不活性ガスブランケットを備えた大気の酸素から保護され得る。過硫酸塩溶液である場合、新鮮なパートＣは、例えば4時間ごとに作成される。あるいは、パートＡがモノマーおよび他の有機の成分、およびいくらかの水で構成される場合、1:1:1の比率を用いもよく、パートＢは還元剤触媒の水溶液であっても良く、また、パートＣは酸化剤触媒の水溶液であっても良い。溶液Ａ、ＢおよびＣ中に溶解した大気の酸素は、真空スプレー、カーテンあるいは煮沸たおよび/または不活性ガスを泡立たせることで取り除かれる。  
【００７１】
メーター/ミックスは、成分の比較的正確な比率(それは、光弁の一様なスイッチング温度に必要である)を維持するために、歯車ポンプを用いることが望ましい。メーター/ミックスは、均一な混合を達成するために、静止ミキサーに加えて、あるいはそれに代えて動的ミキサー(好ましくは使い捨て)を用いることができる。メーター/ミックスの調量機能は、正確なボリュームが、所望の厚さ(すなわちシールの厚さ)までサンドイッチ中のキャビティに充填するためにポンプされたとき、ポンピングを停止することを可能にする。ステップ8、9および10は、オペレーターが単にメーター/ミックスのコントローラーへカバー・シートのサイズおよびキャビティ厚さを入力しなければならず、ダイスおよび/または針を挿入し、次にフラッシュ充填ボタンを押す場合に、自動的にコントロールされ得る。  
【００７２】
ガスを抜かれた、注入され、そして測定されたパートＡ、Ｂ、および恐らくＣが、それぞれの歯車ポンプを通過し、冷却され、次いでそれらのフローパスはともに合流し、選択的に冷却されて、このましくは使い捨ての静的および/または動的ミキサーに流入する。ミキサーの出力は、サンドイッチ・キャビティから空気を洗い流すために用いられる不活性ガスの源を弁で調整しても良い。フローパスに従って、フラッシングおよび充填ダイあるいは針が続く。ダイスまたは針は冷却された未充填サンドイッチに挿入される。それは不活性ガス(ステップ8)を用いた最初のフラッシングである。その後、バルブを切り替えることによって、混合パートＡ、Ｂおよび恐らくＣが注入される、それはこの混合物の低い粘性(約200センチポアズ)により、1分で1メーターｘ１メータの試料を充填することができる。  
【００７３】
充填中に、未充填サンドイッチを、冷却して例えば5℃(ステップ7)に維持する場合、冷却チャンバの内にあり、あるいは冷却金属板(ステップ7)であっるチルトテーブルに配置しても良い。チルトボードが用いられる。というのは、キャビティが混合パートＡ、Ｂおよび恐らくＣで充填されつつあるとき、充填ポートが底に位置し、通気孔が上になるようにサンドイッチを傾けるとガスをすべて取り除くことが促進されて気泡の形成を防止することができるからである。テーブルは、手動であるいは自動的に傾けられるかもしれない。  
【００７４】
充填中に、サンドイッチおよび/またはの注入口、メーター/ミックス・ディスペンサーは パートＡのモノマーから有毒ガスが流出することを妨げるために、換気されたグローブボックス内に含まれていても良い。このグローブボックスは冷えるチャンバの内部にあっても良い。パートＡ、Ｂ、恐らくＣ、あるいは針、ダイスあるいはメーター/ミックスから来て、メーター/ミックスなどを洗い流すための水はいずれも過剰であれば有害であり、ウエイストコンテナにしたがって、格納されて、不用のコンテナーにポンプで注入し、貯蔵し、排気し得る。注入された溶液のゲル化あるいはキュアリングの後に、ベント針およびインゼクター・ダイス、あるいは針は、例えば水でフラッシングして清潔にするために、あるいは処分のために、サンドイッチ端から取り除かれうる。  
【００７５】
10．充填および気泡除去が終わった後、チルトボードは、光弁がそのスイッチング温度以上あり白いとき、混合パートＡ、Ｂおよび恐らくＣの厚さ、均一な反射率および外観のために、均一であるように、水平にされる。この水平ポジションでは、試料を、5℃で例えば10分間硬化させても良い。生産ライン速度を増加させるために、硬化中に、サンドイッチは、重合熱を取り除くために寒い空気を循環させるために相互の間にスペースを設けて水平に積み重ねても良い。この積み重ねは、シランを硬化させるためにオーブン中に積み重ねる(ステップ4)場合と類似している。しかしながら、本件の場合、サンドイッチのスタックは、非常に小さい振動あるいは水平からの偏向で移動するに違いない。なぜなら、これらは、２枚のカバーシートを良好に接合する強力かつ均質なゲルの化成を乱すことがあるからである。  
【００７６】
11．外側シートは、手動であるいは自動機械のいずれかで配置される。それは、実験室手順において外側シートに用いたものと同じ2成分で作られ得る(上記の封止剤の説明を参照)。約10％の微細に分割された炭素あるいはシリカ充填材を、それをチキソトロピーにするために、この製剤に加えても良く、それにより封止剤を形成した直後であって封止剤がゲル化あるいは硬化する前に、サンドイッチを扱うことができる。これらの2つの封止剤成分は、溶液パートＡ、Ｂおよび恐らくＣをポンピングしかつ混合するために用いられたメーター/ミックスに似ているかもしれないメーター/ミックス機械を用いて互いに混合されて調剤されるが、封止剤は2成分だけであり、比率の正確さは重要ではなく、また、封止剤の粘性ははるかに大きい約15,000センチポアズである。  
【００７７】
あるいは、外側シートはホットメルト封止剤で作っても良い。この目的のために、よい封止剤は耐久性があり、低い透湿性を持ったDelchem 2000である。なぜなら、上記の封止剤のように、それが飽和炭化水素、つまり接ぎ木されたペンダント・メトキシ・シラン官能基を備えたポリイソブチレンであるからである。それは共有結合で付着し、そして大気水分に接触してゆっくり架橋する。この封止剤の利点は、それがホットメルトであるので、光弁を扱うことが安全な前に、架橋が生じるのを待つことが必要ではないということである。この封止剤は密封絶縁窓から水蒸気を締め出すために開発されたものである。ホットメルト封止剤は、加熱されたホースを持った加熱された板ピストン・ポンプ・ドラム・アンローダーから加熱されたアプリケーションガンに注入され得る。  
【００７８】
ステップ7、9、10および11は少量の手仕事を含んでいる。全くこれらのステップを自動化することができるが、大量生産に許容されるものである。上記手順に必要な生産設備のほとんどすべては、商業的に利用可能であるが、他の目的に用いられている。ステップ1、2、5、6、8および11を含むほとんどの上記生産ステップは、封止二重窓ガラスウィンドウ等の異なるプロダクトを自動的に製造する際に実施される操作と同一あるいは非常に似ているかのいずれかである。追加の生産ステップおよび設備は次のとおりである:酸洗浄およびすすぎ(2)、シラン・スプレー(3)、およびそのオーブン硬化(4)、冷却チャンバあるいはプレート(7)、チルトテーブル(10)、そしてメーター/ミックス(9)で充填すること。したがって、これらの光弁・サンドイッチを大量生産する機械を建造する最も容易な方法は、封止ウィンドウの製造のために作られた既存の自動機械を採用し、修正し、追加することである。  
【００７９】
結論  
【００８０】
光弁試料およびプロダクトの迅速な製造方法が、例えば低融点のN置換アクリルアミド・モノマーの水溶液等の分子的に設計されたモノマーの低粘性溶液、およびアクリルアミド架橋あるいは二官能性モノマー（これらすべては、ガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチが充填された後、例えば過硫酸塩+メタ重亜硫酸塩の前述の追加触媒と重合する）を使用することによって、可能になる。室温で硬化し、水、酸素、熱および日光によるデグラデーションに抵抗し、キュアリングの前に揺変性かもしれず、低いモジュラスを有し、(高い伸びを有し、水を極端に通さない封止剤は、飽和炭化水素液体ポリマーから、ターミナルヒドロキシ官能価および飽和炭化水素ディソシアネートで作ることができる。  
【００８１】
光弁を作成し製造するための手順、材料、設備およびプロセス・パラメータの首尾一貫したセットは、既に記述した。これらの光弁は、建築のグレイジング、および利用可能なスイッチング温度の範囲、スイッチング温度の鋭さ、スイッチが切られた時(白)、乳白度あるいは反射率、高光伝送、およびスイッチが入れられた時に光学的に透明、スイッチング温度の等質、スイッチング温度の最小の変更および光学的欠点の欠如、ヘーズ、あるいは、次のものによって加速エージングの後に黄変する。 長い加熱、繰り返しスイッチング、蒸発散あるいは集中的な太陽の紫外線に関して、他の用途において満足なものである。  
【００８２】
1枚の１平方メートルのガラス/キャビティ/ガラス・サンドイッチの厚さ２ミリメートルのキャビティを充填する時間は、通常1分である（(約50のファクターで先行技術より改善されている。また、充填後ゲル形成までの時間は、通常、10分である(約20のファクターで先行技術より改善されている)。充填およびゲル化は、先行技術においては、試料およびプロダクト準備において遅いステップであったので、互いに取られたこれら改良は、迅速な大量生産を可能にする。典型的な製造法、機械、材料およびプロセス・パラメータ(それらのすべては、建築用グレイジング用光弁を大量生産するのにふさわしい)は、上で詳細に記述した。上記材料、方法およびプロセス・パラメータはすべて、ここにクレームした基本発明のより一般的なカテゴリーを図示したものである。
【図面の簡単な説明】
【００８３】
【図１Ａ】図1Ａは、この発明の実施形態を示す光弁の製造工程を示す平面図である。
【図１Ｂ】図１Ｂは、この発明の実施形態を示す光弁の製造工程を示す断面図である。
【図２】図２は、温度と光透過度との関係を示すグラフである。
【図３】図３は、温度と光透過度との関係を示すグラフである。
【図４】図４は、70℃で加速エージングした場合の温度と光透過度との関係を示すグラフである。
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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