Промежуточные полимерные слои, включающие скин-слои
Изобретение относится к полимерным промежуточным слоям, применяемым в панелях из многослойного стекла. Промежуточный слой включает экструдированный лист поливинилбутираля, имеющий первый соэкструдированный скин-слой поливинилбутираля толщиной менее 0,15 миллиметров, содержащий добавку, выбираемую из группы, состоящей из регуляторов адгезии, пигментов, красителей, поглотителей УФ-излучения и поглотителей ИК-излучения, при этом указанный лист поливинилбутираля содержит менее 10% указанной добавки. Изобретение обеспечивает более эффективное использование добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики. 5 з.п. ф-лы, 3 ил.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области полимерных промежуточных слоев и панелей из многослойного стекла, и, более конкретно, настоящее изобретение относится к области различных добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики полимерных промежуточных слоев, и к способам эффективного введения указанных добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в промежуточные слои.
ОБОСНОВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поливинилбутираль (ПВБ) обычно применяют в изготовлении полимерных листов, которые могут быть использованы в качестве промежуточных слоев в светопропускающих ламинатах, таких как безосколочное стекло или полимерные ламинаты. Безосколочным стеклом часто называют прозрачный ламинат, включающий лист поливинилбутираля, расположенный между двумя листами стекла. Безосколочное стекло часто применяют для создания прозрачного барьера в архитектурных проемах и автомобильных окнах. Основная функция такого стекла - поглощать энергию, например энергию удара, неким объектом, но при этом не допускать проникновение объекта через стекло.
Поливинилбутираль обычно изготавливают, например, экструзионными способами. При экструзии получают листовое полотно из поливинилбутираля в виде непрерывной ленты. Часто различные добавки непосредственно вводят в массу поливинилбутираля перед проведением экструзии. Добавки, которые вводят в поливинилбутираль таким способом, обычно распределены по всему готовому полимерному листу, что не всегда желательно. Кроме того, так как для изготовления полимерных листов, имеющих несопоставимые характеристики, необходимо использовать различные комплекты добавок, то для изменения состава поливинилбутираля в экструзионном устройстве для изготовления каждой последующей производственной партии требуется значительное время и денежные затраты.
Соответственно, необходимо разработать более усовершенствованные полимерные листы и способы изготовления полимерных листов и, в частности, листов из поливинилбутираля, которые при этом не ухудшают оптическую прозрачность готовых стеклянных ламинатов или адгезию между получаемыми листами из поливинилбутираля и стеклом.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением неожиданно было обнаружено, что применение скин-слоев (термином «скин - слой» (англ. skin layer - слой кожи) в заявке обозначен специальный тонкий поверхностный слой на полимерном листе - Прим. пат. повер.) из полимерных листов или образование области скин-слоя в полимерном листе позволяет изготавливать промежуточные слои с требуемыми характеристиками и позволяет избежать распределения указанных добавок по всему объему полимерного листа.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
На Фиг.1 схематически представлено поперечное сечение одного из примеров реализации настоящего изобретения, включающего скин-слой из полимерного листа.
На Фиг.2 схематически представлено поперечное сечение одного из примеров реализации настоящего изобретения, включающего два скин-слоя из полимерных листов.
На Фиг.3 схематически представлено поперечное сечение одного из примеров реализации настоящего изобретения, включающего область скин-слоя.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к промежуточным слоям, которые могут быть использованы в конструкциях из многослойного стекла, например, таких, которые используются в проемах архитектурных сооружений или в ветровых стеклах автомобилей. Промежуточные слои согласно настоящему изобретению включают очень тонкий скин-слой из полимерного листа или, в некоторых примерах реализации, область скин-слоя внутри одного полимерного листа, который обеспечивает наличие требуемых характеристик промежуточного слоя и позволяет избежать введения добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, во весь объем промежуточного слоя.
Как показано на Фиг.1, различные примеры реализации настоящего изобретения включают полимерную пачку 18, включающую первый полимерный лист 14, расположенный вплотную ко второму полимерному листу 16, в результате чего образуется промежуточный слой 10. Как более подробно описано ниже, полимерные листы могут включать любой подходящий полимерный материал, например поливинилбутираль. Используемый в настоящем описании термин «полимерная пачка» означает один или несколько слоев, изготовленных из полимерных материалов, и возможно другие слои, расположенные вплотную друг к другу, образуя пачку, в которой по меньшей мере один из слоев представляет собой полимерный лист. Как показано на Фиг.1, полимерная пачка может представлять собой единичный полимерный лист или, в других примерах реализации, наряду со слоями других типов полимерная пачка может включать два или более слоев, изготовленных из полимерных листов и полимерных пленок (описанных ниже).
Второй полимерный лист 16 включает одну или несколько добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, и в различных примерах реализации толщина его составляет менее 0,4 мм, 0,3 мм или 0,25 мм. Первый полимерный лист 14 может иметь любую подходящую толщину, так что в сочетании с другими слоями полимерной пачки 18, если таковые имеются, он образует промежуточный слой 10 желаемой толщины. Толщина всего промежуточного слоя может составлять, например, 1,5 мм. Первый полимерный лист 14 может, например, вовсе не содержать добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, или он может по существу не содержать добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики. В различных примерах реализации массовое содержание добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в первом полимерном листе составляет менее 10%, менее 5% или менее 1% от содержания добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, во втором полимерном листе.
В конфигурации, показанной на Фиг.1, промежуточный слой согласно настоящему изобретению обеспечивает получение конструкции, которая позволяет сконцентрировать добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, на внешней поверхности промежуточного слоя и не допустить равномерной концентрации добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, во всем объеме промежуточного слоя, как это обычно происходит в известных решениях.
Как показано на Фиг.2, в различных примерах реализации настоящего изобретения применяют третий полимерный лист 20, расположенный вплотную к полимерной пачке 18, которая, как и в предыдущем случае, изображена в виде единичного полимерного листа 14. Однако, как указано выше, полимерная пачка 18 может включать несколько полимерных слоев и/или других слоев. В этих примерах реализации третий полимерный лист 20 и второй полимерный лист 16 могут быть одинаковыми или они могут различаться. Как указано выше, третий полимерный лист 20 может иметь тот же состав и такую же толщину, что и второй полимерный лист 16.
Несмотря на то, что в любом из вышеуказанных примеров реализации полимерная пачка 18 может совсем не содержать или по существу не содержать добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в различных примерах реализации любой из слоев из полимерного листа, составляющих полимерную пачку 18, может включать специально введенные в него добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, концентрация которых в указанном листе меньше, чем их концентрация во втором или в третьем полимерных листах 16, 20. Предполагают, что из общего количества добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, специально введенных в один или несколько полимерных листов, составляющих полимерную пачку 18, после ламинирования промежуточного слоя некоторое количество добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, может мигрировать из второго или третьего полимерного листа 16, 20 в первый полимерный лист 14 и/или любой другой полимерный лист, составляющий полимерную пачку 18. Обычно это приводит к появлению незначительных количеств добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в полимерной пачке 18.
Как показано на Фиг.1 и 2, в примерах реализации, описанных выше, полимерная пачка 18 может включать любое традиционное сочетание слоев. Неограничивающий пример полимерной пачки 18 может включать следующие конфигурации, в которых n может представлять собой от 1 до 10 повторений и, предпочтительно, составляет 1, 2 или 3 повторения:
(полимерный лист)n
(полимерный лист/полимерная пленка)n
(полимерная пленка/полимерный лист)n
(полимерный лист/полимерная пленка/полимерный лист)n
(полимерная пленка/полимерный лист/полимерная пленка)n
Разумеется, в пределах области, защищаемой настоящим изобретением, возможны и другие сочетания, которые включают примеры реализации, в которых второй полимерный лист 16 или второй и третий полимерные листы 16, 20 могут быть введены в любые подходящие полимерные пачки 18.
Помимо относительно тонких слоев из полимерного листа, настоящее изобретение также включает полимерные листы, содержащие внутри листа близко к поверхности относительно тонкую область, содержащую добавки (т.е. область скин-слоя). Как показано на Фиг.3, может быть изготовлен полимерный лист, включающий область 24, содержащую добавки, и область 22, не содержащую добавок, в котором область, содержащая добавки, содержит одну или несколько добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики. Такой лист может быть изготовлен, например, совместной экструзией расплавов двух полимеров, как указано в настоящем описании. Полученный лист полимера может обладать такими же улучшенными эксплуатационными характеристиками, создаваемыми добавками, что и многослойный промежуточный слой, показанный на Фиг.1, и достигается это за счет концентрации добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в относительно узкой области.
В примере реализации, показанном на Фиг.3, формируется область 24, содержащая добавки, при этом внутри полимерного листа моделируется отдельный слой; толщина его составляет менее 0,4 мм, менее 0,3 мм, менее 0,25 мм, менее 0,2 мм или менее 15 мм. Толщина области 22, не содержащей добавок, может составлять любую величину, подходящую для формирования желаемого полимерного листа нужной толщины, пригодного для соответствующего использования. Кроме того, в области, не содержащей добавок, может содержаться некоторое количество улучшающих добавок существенно меньшей концентрации, чем их концентрация в области, содержащей добавки; или эта свободная от добавок область может вовсе не содержать добавок либо может по существу не содержать добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики; при этом количество добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, которое может мигрировать из области 24, содержащей добавки, в свободную от добавок область 22, в общем случае несущественно. В различных примерах реализации массовое содержание добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в свободной от добавок области 22 составляет менее 10%, менее 5% или менее 1% от содержания улучшающих эксплуатационные характеристики добавок в области 24, содержащей добавки.
В других примерах реализации полимерный лист, показанный на Фиг.3, может быть использован как один слой в многослойном промежуточном слое. Например, полимерная пленка может быть помещена между двумя полимерными листами, внешние поверхности которых содержат области, содержащие добавки; при этом образуется трехслойный промежуточный слой, включающий содержащие добавки области у каждой из открытых поверхностей.
В других примерах реализации настоящего изобретения в полимерном листе формируют три отдельные области - две области, содержащие добавки, и одну область, не содержащую добавок, например, совместной экструзией трех полимерных расплавов. В этих примерах реализации в полимерном листе на той его поверхности, которая противоположна области 24, содержащей добавки, показанной на Фиг.3, формируют вторую область, содержащую добавки, в результате чего изготавливают один полимерный лист, включающий три области, расположение которых подобно конструкциям примеров реализации, показанных на Фиг.2, в которых центральная область, не содержащая добавок, расположена между двумя областями, содержащими добавки. В этих примерах реализации две области, содержащие добавки, могут быть одинаковыми или различающимися, т.е. обе области с добавками могут иметь те же толщину и характеристики, которые указаны выше для области 24, содержащей добавки. В этих примерах реализации получают единичный полимерный лист, в котором добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, сконцентрированы у поверхностей листа.
В рассмотренных в настоящем описании примерах, получаемых совместной экструзией, толщина области 22, не содержащей добавок, может изменяться от относительно большой, например 1 мм, до очень небольшой величины, например 0,125 мм. В различных примерах реализации толщина области 22, не содержащей добавок, составляет менее 0,2 мм или 0,15 мм, а толщина одной или обеих областей 24, содержащих добавки, составляет от 0,3 до 0,5 мм или от 0,35 до 0,45 мм.
Любой из описанных выше и изображенных на Фиг.1, 2 или 3 примеров реализации может быть использован в качестве промежуточного слоя или в различных примерах реализации может быть использован в сочетании с традиционными слоями с целью получения многослойных промежуточных слоев. В частности, примеры реализации, в которых применяют единичный полимерный лист или область, содержащую добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, при необходимости могут быть использованы в сочетании с дополнительными слоями полимерной пленки или полимерного листа и другими типами слоев.
В различных примерах реализации настоящего изобретения может быть получен промежуточный слой, включающий полимерную пачку/полимерный лист, показанный на Фиг.1, и полимерный лист, включающий область, содержащую добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, показанную на Фиг.3.
Добавки, улучшающие эксплутационные характеристики
Промежуточные слои, включающие скин-слой, или содержащие область, включающую добавки, в полимерном листе согласно настоящему изобретению включают, по меньшей мере, первую добавку, улучшающую эксплуатационные характеристики, в скин-слое или области, включающей добавки; при этом соседний полимерный лист или свободная от добавок область по существу не содержит первой добавки, улучшающей эксплуатационные характеристики.
В соответствии с настоящим описанием «добавка, улучшающая эксплуатационные характеристики», может представлять собой любую присутствующую в полимерном листе добавку, которую вводят для улучшения физических, оптических или иных свойств готового изделия, отличную от полимера, например смолы поливинилбутираля, пластификатора и компонентов, необходимых для проведения полимеризации, которые специально не добавляют для улучшения эксплуатационных характеристик, например, от остаточных ацетатов и спиртов.
В различных примерах реализации настоящего изобретения в скин-слой или область, включающую добавки, могут быть добавлены и другие добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики; однако эти добавки не вводят в соседний полимерный лист или свободную от добавок область. Например, в один или несколько скин-слоев или одну или несколько областей, включающих добавки, могут быть включены сочетания 2, 3, 4 или 5 или более добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, в то время как соседний полимерный лист или область, не содержащая добавок, по существу не содержат перечисленных добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики; либо указанные добавки присутствуют в них в количестве, составляющем менее 10%, менее 5% или менее 1% от количества добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, содержащихся в скин-слое или области, содержащей добавки.
В других примерах реализации, тогда как по меньшей мере одна добавка, улучшающая эксплуатационные характеристики, присутствует в скин-слое или области, включающей добавки, но не содержится в соседнем слое или области, в то же время другая добавка, улучшающая эксплуатационные характеристики, может быть распределена в обоих соседних полимерных листах или в области, включающей добавки, и в свободной от добавок области. Например, в примере реализации, полученном совместной экструзией, включающем одну область, включающую добавки, и одну область, не включающую добавки, область, включающая добавки, может содержать добавку А, улучшающую эксплуатационные характеристики, и добавку В, улучшающую эксплуатационные характеристики, в то время как область, не включающая добавки, по существу не содержит добавку А, улучшающую эксплуатационные характеристики, но содержит улучшающую эксплуатационные характеристики добавку В.
Добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, применяемые в соответствии с настоящим изобретением, включают регуляторы адгезии, в том числе металлоорганические соединения, красящие вещества, такие как красители и пигменты, поглотители УФ-излучения, поглотители ИК-излучения, ударогасители и неорганические наполнители.
Неограничивающие примеры применяемых регуляторов адгезии включают: соли органических кислот и щелочных или щелочноземельных металлов, например ацетат натрия, ацетат калия, формиат калия, ацетат кальция, ацетат магния и другие регуляторы адгезии, известные в данной области техники. В других примерах реализации применяют органические соли магния, имеющие формулу Mg(OCOR)2, в которой R представляет собой алкильную группу. В различных примерах реализации в качестве регулятора адгезии применяют ди-2-этилбутират магния (RSS4).
Применяемые регуляторы адгезии также включают различные типы связующих веществ на основе силана. Примеры связующих веществ на основе силана включают аминопропилтриэтоксисилан, глицидоксипропилтриметоксисилан и триэтоксивинилсилан.
Добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики согласно настоящему изобретению, также включают поглотители ультрафиолетового излучения, например бензотриазолы и бензофеноны, и в различных примерах реализации поглотители ультрафиолетового излучения представляют собой производные бензотриазола, например Tinuvin 326, Tinuvin 328 и Tinuvin P. Эффективное количество поглотителя ультрафиолетового излучения зависит от применяемой смолы и пластификатора и может составлять, например, от 0,1 до 1,0 частей на сто частей смолы.
Неограничивающие примеры применяемых поглотителей инфракрасного излучения включают гексаборид лантана (LaB6), смешанный оксид индия и олова (ITO), смешанный оксид сурьмы и олова (АТО), смешанный оксид цезия и вольфрама (CsWO3) и органические добавки, поглощающие инфракрасное излучение, например различные производные диимида квотеррилентетракарбоновой кислоты, как указано в патенте США №6737159.
Добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, согласно настоящему изобретению также включают красящие вещества, такие как традиционные красители и пигменты, а также их сочетания.
Другие добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, включают добавки, придающие блеск в видимых лучах, и флуоресцентные осветлители, известные в данной области техники. Примеры применяемых добавок, придающих блеск в видимых лучах, включают производные стильбена, кумарина, 1,3-дифенилпиразолина, нафталимида и бензоксазола. Предпочтительные добавки, придающие блеск в видимых лучах, включают, например, Blankophor PSG.RTM (производное стильбена - Bayer AG, Вауег AG, 51368 Leverkusen, Германия), Uvitex FP.RTM (производное стильбена - Ciba-Geigy AG) и Uvitex OB.RTM (производное бензоксазола - Ciba-Geigy AG).
Добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, по настоящему изобретению также включают огнезащитные составы. Примеры огнезащитных составов включают различные неорганические и органические соединения, содержащие фосфор, оксид кремния и фтор, например фосфатные эфиры, силиконы, нанокомпозиты полимер-глина, бораты цинка и сочетания указанных соединений, а также другие вещества, известные в данной области техники.
Добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, могут быть введены в любом подходящем количестве в зависимости от предназначения изделия. Например, регулятор адгезии может быть введен в скин-слои или область, содержащую добавки, в концентрации, составляющей, по меньшей мере, 100 частей на миллион, по меньшей мере, 120 частей на миллион, по меньшей мере, 140 частей на миллион, по меньшей мере, 150 частей на миллион или, по меньшей мере, 160 частей на миллион.
В различных примерах реализации скин-слой или область, содержащая добавки, включают неорганическую добавку или металлорганическую добавку. В различных примерах реализации скин-слой или область, содержащая добавки, включают регулятор адгезии, поглотитель инфракрасного излучения или пигмент.
ПОЛИМЕРНЫЙ ЛИСТ
Используемый в настоящем описании термин «полимерный лист» означает любую термопластическую полимерную композицию, сформованную любым подходящим способом в виде тонкого слоя, который сам по себе или в виде пачек, содержащих более одного слоя, пригоден для использования в ламинированных панелях для остекления в качестве промежуточного слоя, обеспечивающего достаточное сопротивление проникновению и удержание стекол при разрушении. Для изготовления полимерных листов чаще всего используют пластифицированный поливинилбутираль.
В этой части описаны различные материалы, которые могут быть использованы для изготовления полимерных листов согласно настоящему изобретению, например листов, показанных в виде элементов 14 и 16 на Фиг.1, и любых дополнительных полимерных листов, которые также могут быть введены в изделие.
В различных примерах реализации настоящего изобретения толщина дополнительных слоев, изготовленных из полимерных листов, может составлять от 0,25 до 3,0 мм, от 0,25 до 1,0 мм, от 0,25 до 0,5 мм или от 0,3 до 0,4 мм.
Полимерные листы по настоящему изобретению могут включать любой подходящий полимер, и в предпочтительном примере реализации, как указано выше, полимерный лист включает поливинилбутираль. В любом из примеров реализации рассмотренный в настоящем описании и включающий в качестве полимерного компонента полимерного листа поливинилбутираль, включен и другой пример реализации, в котором полимерный компонент состоит или по существу состоит из поливинилбутираля. В этих примерах реализации в полимерный лист, содержащий полимер, состоящий или по преимуществу состоящий из поливинилбутираля, могут быть добавлены любые сочетания добавок, включая пластификаторы, рассмотренные в настоящем описании.
В одном из примеров реализации полимерный лист включает полимер, изготовленный на основе частично ацетализованного поливинилового спирта (спиртов). В другом примере реализации полимерный лист включает полимер, выбираемый из группы, состоящей из поливинилбутираля, полиуретана, поливинилхлорида, полиэтиленвинилацетата, их сочетаний, например смесей, и т.п.
В других примерах реализации полимерный лист включает поливинилбутираль и один или несколько других полимеров. Предпочтительные диапазоны, значения и/или способы, указанные в любой части настоящего описания для поливинилбутираля (неограничивающие примеры которых включают данные, указанные для пластификаторов, процентного содержания компонентов, толщин и добавок, улучшающих технические характеристики полимера), также относятся, если это возможно, к другим полимерам и полимерным смесям, указанным в настоящем описании в качестве применяемых компонентов в полимерных листах.
Для примеров реализации, включающих поливинилбутираль, поливинилбутираль может быть изготовлен любым известным способом проведения ацетализации, который включает реакцию поливинилового спирта (PVOH) с бутиральдегидом в присутствии кислотного катализатора с последующей нейтрализацией катализатора, отделением, стабилизацией и сушкой смолы.
В различных примерах реализации смола, применяемая для изготовления полимерного листа, включающего поливинилбутираль, включает от 10 до 35 массовых процентов (% масс.) гидроксильных групп, рассчитанных для поливинилового спирта, от 13 до 30% масс. гидроксильных групп, рассчитанных для поливинилового спирта, или от 15 до 20% масс. гидроксильных групп, рассчитанных для поливинилового спирта. Полимерный лист также может включать менее 15% масс. остаточных сложноэфирных групп, 13% масс., 11% масс., 9% масс., 7% масс., 5% масс. или менее 3% масс. остаточных сложноэфирных групп, вычисляемых в виде поливинилацетата, при этом дополнение до 100% составляет ацеталь, предпочтительно ацеталь бутиральдегида, но возможно также включающий другие ацетальные группы в меньших количествах; например 2-этилгексанальную группу (см., например, патент США 5137954).
В различных примерах реализации полимерный лист включает поливинилбутираль, молекулярная масса которого составляет, по меньшей мере, 30000, 40000, 50000, 55000, 60000, 65000, 70000, 120000, 250000 или 350000 граммов на моль (г/моль или дальтон). Для увеличения молекулярной массы до значений, составляющих, по меньшей мере, 350 г/моль, во время проведения операции ацетализации в систему могут быть добавлены небольшие количества диальдегида или триальдегида (см., например, патенты США 4902464, 4874814, 4814529 и 4654179). В настоящем описании термин «молекулярная масса» означает среднемассовую молекулярную массу.
Более конкретно, любые добавки, описанные в разделе «Полимерный лист», применимы в дополнительных слоях, изготавливаемых из полимерных листов, которые могут быть введены в промежуточные слои согласно настоящему изобретению.
В полимерные листы согласно настоящему изобретению могут быть введены различные добавки, контролирующие адгезию, включающие ацетат натрия, ацетат калия и соли магния. Неограничивающие примеры солей магния, которые могут быть использованы в указанных примерах реализации настоящего изобретения, включают соли, описанные в патенте США №5728472, например салицилат магния, никотинат магния, ди-(2-аминобензоат) магния, ди-(3-гидрокси-2-нафтоат) магния и бис(2-этилбутират) магния (Chemical Abstracts No.79992-76-0). В различных примерах реализации настоящего изобретения соль магния представляет собой бис(2-этилбутират) магния.
Для улучшения технических характеристик готового изделия, включающего полимерный лист, в полимерный лист могут быть введены и другие добавки. Неограничивающие примеры таких добавок включают антиадгезивы, пластификаторы, красители, пигменты, стабилизаторы (например, ультрафиолетовые стабилизаторы), антиоксиданты, огнезащитные добавки, поглотители ИК-излучения, сочетания вышеуказанных добавок и подобные им вещества, известные в данной области техники.
В различных примерах реализации полимерных листов согласно настоящему изобретению полимерный лист может включать от 20 до 60, от 25 до 60, от 20 до 80 или от 10 до 70 частей пластификатора на 100 частей смолы (части на сто). Разумеется, это количество может изменяться в зависимости от предполагаемого применения изделия. В некоторых примерах реализации углеводородная часть пластификатора содержит мене 20, менее 15, менее 12 или менее 10 атомов углерода.
Количество пластификатора может быть выбрано так, что оно позволяет изменять температуру стеклования (Tg) листа, включающего поливинилбутираль. В общем случае для снижения Tg вводят большие количества пластификатора. Температура стеклования (Tg) листов, включающих поливинилбутираль, согласно настоящему изобретению может составлять, например, 40°С или менее, 35°С или менее, 30°С или менее, 25°С или менее, 20°С или менее и 15°С или менее.
Для изготовления полимерных листов согласно настоящему изобретению в полимерные смолы могут быть добавлены любые подходящие пластификаторы. Пластификаторы, применяемые в полимерных листах согласно настоящему изобретению, могут включать сложные эфиры многоосновных кислот или многоосновных спиртов, а также другие соединения. Подходящие пластификаторы включают, например, ди-(2-этилбутират) триэтиленгликоля, ди-(2-этилгексаноат) триэтиленгликоля, дигептаноат триэтиленгликоля, дигептаноат тетраэтиленгликоля, дигексиладипат, диоктиладипат, гексилциклогексиладипат, смеси гептил- и нониладипатов, диизонониладипат, гептилнониладипат, дибутилсебакат, полимерные пластификаторы, например модифицированные маслом себациловые алкиды, и смеси фосфатов и адипатов, например, описанные в патенте США 3841890, и адипаты, например, описанные в патенте США №4144217, а также смеси и сочетания вышеуказанных соединений. Другие возможно используемые пластификаторы представляют собой смешанные адипаты, приготовленные из спиртов с алкильным радикалом, содержащим от 4 до 9 атомов углерода, и из спиртов с циклоалкильным радикалом, содержащим от 4 до 10 атомов углерода, например, описанные в патенте США 5013779, и эфиры адипиновой кислоты, содержащие от 6 до 8 атомов углерода в спиртовом остатке, например гексиладипат. В некоторых примерах реализации пластификатор представляет собой дигексиладипат и/или ди-(2-этилгексаноат) триэтиленгликоля.
Для изготовления полимерных листов в соответствии с настоящим изобретением может быть применен любой подходящий способ. Подробные описания подходящих способов изготовления поливинилбутираля известны специалистам в данной области техники (см., например, патенты США №2282057 и №2282026). В одном из примеров реализации может быть использован способ с применением растворителя, описанный в разделе Vinyl Acetal Polymers, в энциклопедии «Encyclopedia of Polymer Science & Technology», третье издание. Vol.8, стр.381-399, ред. В.Е. Wade (2003). В другом примере реализации может быть использован водный способ, описанный в упомянутой публикации. Поливинилбутираль коммерчески доступен в различных формах; например, его поставляет Solutia Inc., St. Louis, Missouri под маркой смолы Butvar™.
Полимер, содержащий поливинилбутираль, пластификатор и добавки, могут быть подвергнуты термической обработке и сформованы в виде листа (полотна) в соответствии со способами, известными специалистам в данной области техники.
Используемый в настоящем описании термин «смола» относится к полимерному компоненту (например, изготовленному из поливинилбутираля), который извлекают из смеси, полученной при кислотном катализе и последующей нейтрализации полимерных предшественников. Кроме полимера, например поливинилбутираля, смола обычно содержит и другие компоненты, например ацетаты, соли и спирты. Используемый в настоящем описании термин «расплав» относится к расплавленной смеси смолы и пластификатора и, возможно, других добавок, например добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики.
Один из примеров способа формования листа, содержащего поливинилбутираль, включает экструзию расплавленного поливинилбутираля, включающего смолу, пластификатор и добавки - расплава, путем пропускания полученного расплава через щелевую экструзионную головку (например, через головку, одна сторона отверстия которой значительно длиннее, чем перпендикулярная ей сторона). Другой пример способа формования листа, содержащего поливинилбутираль, включает разливку расплава из экструзионной головки на валок, отверждение смолы и последующее снятие отвержденной смолы в виде листа.
Добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, согласно настоящему изобретению могут быть введены в полимерные листы добавлением указанных добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, к расплаву и перемешиванием расплава перед формованием из него полимерного листа. Для примеров реализации, в которых в полимерном листе формуют область, содержащую добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики добавки, могут быть добавлены в первый расплав, который экструдируют совместно со вторым расплавом, при этом во второй расплав, например, указанные добавки не добавляют. В других примерах реализации также может быть совместно экструдирован и третий расплав, включающий улучшающую эксплуатационные характеристики добавку, в результате чего получают вышеописанный пример реализации, содержащий три области. Полученные листы будут включать описанные выше области, включающие добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики, и области, не включающие указанные добавки.
ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА
Используемый в настоящем описании термин «полимерная пленка» означает относительно тонкий и жесткий слой полимера, функция которого состоит в улучшении эксплуатационных характеристик изделия. В соответствии с настоящим описанием полимерные пленки отличаются от полимерных листов тем, что сами по себе полимерные пленки не обеспечивают необходимого сопротивления проникновению предметов через многослойную структуру для остекления, а также не обеспечивают необходимого удержания стекол при ее разрушении, но обеспечивают улучшение некоторых характеристик структуры, например характера поглощения инфракрасного излучения. В качестве полимерной пленки чаще всего используют полиэтилентерефталат.
Полимерная пленка, применяемая согласно настоящему изобретению, может представлять собой любую подходящую пленку, достаточно жесткую для создания относительно плоской, устойчивой поверхности, например представлять собой полимерную пленку, традиционно применяемую в качестве слоя, улучшающего эксплуатационные характеристики изделия, используемого в панелях из многослойного стекла. Полимерная пленка предпочтительно оптически прозрачна (т.е. объекты, находящиеся вблизи одной стороны слоя пленки могут быть без труда видны невооруженным глазом наблюдателя, смотрящего сквозь этот слой с другой стороны) и обычно независимо от состава имеет больший, а в некоторых примерах реализации - значительно больший модуль упругости по сравнению с модулем упругости прилегающего полимерного листа. В различных примерах реализации слой полимерной пленки включает термопластический материал. Примеры термопластических материалов с подходящими свойствами включают: нейлоны, полиуретаны, акриловые волокна, поликарбонаты, полиолефины, например полипропилен, ацетаты и триацетаты целлюлозы, винилхлоридные полимеры и сополимеры и подобные им вещества. В различных примерах реализации полимерная пленка включает такие материалы, как повторно натянутые термопластические пленки, обладающие указанными свойствами, которые включают полиэстеры. В различных примерах реализации полимерная пленка включает или состоит из полиэтилентерефталата, и в различных примерах реализации полиэтилентерефталат подвергают двухосному растяжению для увеличения его прочности и/или подвергают тепловой стабилизации для обеспечения низкой усадки при воздействии высоких температур (например, усадка менее 2% в обоих направлениях после выдержки в течение 30 минут при 150°С).
В различных примерах реализации толщина полимерной пленки может составлять от 0,013 мм до 0,20 мм, от 0,025 мм до 0,1 мм или от 0,04 мм до 0,06 мм. Для улучшения одного или нескольких свойств полимерной пленки, например адгезии или отражения инфракрасного излучения, ее поверхность может быть обработана или на нее может быть нанесен слой покрытия, улучшающего функциональные характеристики. Указанные слои, улучшающие функциональные характеристики, включают, например, многослойную пачку, предназначенную для отражения солнечного инфракрасного излучения, но пропускающую видимый солнечный свет. Такая многослойная пачка известна в данной области техники (см., например, заявку WO 88/01230 и патент США 4799745) и может включать, например, один или несколько металлических слоев толщиной порядка ангстрема и один или несколько (например, два) последовательно осажденных оптически связанных диэлектрических слоев. Как известно (см., например, патенты США 4017661 и 4786783), металлический слой (слои) может подвергаться нагреванию за счет электрического сопротивления и способствовать оттаиванию или предотвращению запотевания любых контактирующих с ними слоев стекла. Различные способы нанесения покрытий и обработки поверхности пленок из полиэтилентерефталата и других полимерных пленок, которые могут использоваться согласно настоящему изобретению, описаны в опубликованной Европейской заявке No.0157030. Полимерные пленки согласно настоящему изобретению также могут включать твердые покрытия и/или слой, предотвращающий запотевание стекла, известные в данной области техники.
Настоящее изобретение включает способы концентрации добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, вблизи поверхности промежуточного слоя, включая формирование любой конструкции типа полимерная пачка/полимерный лист согласно настоящему изобретению, ламинирование указанной конструкции, в результате чего образуется промежуточный слой и, возможно, скатывание промежуточного слоя в рулон или укладывание его в кипу.
Настоящее изобретение также включает способы концентрации добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, вблизи поверхности промежуточного слоя, включающие формирование полимерного листа, содержащего любые описываемые настоящим изобретением области, включающие улучшающие эксплуатационные характеристики добавки /области, не включающие указанные добавки, и, возможно, скатывание полимерного листа в рулон или укладывание его в кипу.
Настоящее изобретение также включает пачки или кипы, включающие любые полимерные слои согласно настоящему изобретению, описываемые в настоящей заявке.
Настоящее изобретение включает многослойные панели, предназначенные для остекления, и, в частности, панели из многослойного стекла, например безосколочного стекла, применяемого для остекления проемов архитектурных сооружений и изготовления ветровых стекол автомобилей, включающие любой из промежуточных слоев, предлагаемых согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение включает способы изготовления промежуточного слоя, включающие способы совместной экструзии, при помощи которых внутри полимерного листа изготавливают одну или две области, содержащие добавки, улучшающие эксплуатационные характеристики.
Настоящее изобретение включает способы изготовления панели из многослойного стекла, включающие расположение любого промежуточного слоя согласно настоящему изобретению вместе с дополнительными полимерными слоями или без них между двумя листами стекла и ламинирование полученной пачки.
Кроме перечисленных выше примеров реализации, изобретение включает и другие примеры реализации, включающие отличную от стекла жесткую подложку. В этих примерах реализации жесткая подложка может включать акриловые полимеры, Плексиглас®, Лексан® и другие пластики, например поликарбонат, традиционно применяемые для остекления.
Далее будут описаны различные характеристики полимерных листов и/или ламинированного стекла и методики их измерений, используемые в соответствии с настоящим изобретением.
Прозрачность полимерного листа и, в частности, листа из поливинилбутираля может быть определена посредством измерения показателя помутнения, который является количественной оценкой света, не прошедшего через лист. Процент помутнения может быть измерен с помощью следующей методики. В соответствии со стандартом ASTM D 1003-61 (повторно утвержден 1977), Процедура А, с использованием источника света С и угла для наблюдателя, равного 2 градусам, может быть использован прибор, измеряющий степень помутнения, нефелометр (мутномер), модель D25, поставляемый Hunter Associates (Reston, VA). В различных примерах реализации настоящего изобретения процентное помутнение составляет менее 5%, менее 3% и менее 1%.
Адгезия при ударах (pummel adhesion) может быть измерена в соответствии со следующей методикой, и там где термин «удары» (pummel) упомянут в настоящем описании для определения адгезии полимерного листа к стеклу, для нанесения ударов используют следующую методику. Образцы двухслойного стеклянного ламилата изготавливали в стандартных условиях автоклавного ламинирования. Ламинаты охлаждали приблизительно до -17°С (0°F) и колотили вручную молотком до раскалывания стекла. Затем удаляли все куски стекла, которые не прилипли к листу поливинилбутираля, после чего количество стекла, которое осталось прилипшим к листу поливинилбутираля, визуально сравнивали с набором стандартов. Стандарты соответствовали шкале, в которой различные количества осколков оставались прилипшими к листу поливинилбутираля. В частности, при стандарте ударов, равном нулю, на листе поливинилбутираля совсем не оставалось стекла. При стандарте ударов, равном десяти, на листе поливинилбутираля оставалось 100% прилипших стеклянных фрагментов. Для различных примеров реализации панелей из ламинированного стекла по настоящему изобретению значение адгезии при ударах составляет по меньшей мере 3, по меньшей мере 5, по меньшей мере 8, по меньшей мере 9 или 10. Адгезия при ударах для других примеров реализации составляла от 8 до 10 включительно.
«Показатель желтизны» полимерного листа может быть измерен в соответствии со следующей методикой: изготавливали прозрачные спрессованные диски из полимерного листа толщиной 1 см, имеющие по существу плоские и параллельные друг другу гладкие полимерные поверхности. Показатель желтизны измеряли в соответствии со стандартом ASTM, способ D 1925, "Standard Test Method for Yellowness Index of Plastics" - (Стандартный способ измерения показателя желтизны пластмасс), по спектрофотометрическому пропусканию света в видимом спектре. Значения нормировали на толщину 1 см, используя измеренную толщину образцов. Для различных примеров реализации настоящего изобретения показатель желтизны полимерного листа мог составлять 12 или менее, 10 или менее или 8 или менее.
Величина слипания может быть определена в соответствии со следующей методикой; используемую и определяемую в соответствии с настоящим изобретением величину «силы слипания» определяли в соответствии со следующей методикой, в которой измеряли «адгезию при отрыве». Вырезали прямоугольные куски пленки, которые помещали парами друг на друга с полным перекрыванием. Верхний лист каждой пары приклеивали к куску ленты соответствующего размера. Составленные пары пленок помещали по центру между двумя стальными пластинами и подвергали действию давления, равного 69 кПа при температуре приблизительно от 7°С до 25°С в течение 24 часов. Затем полосы разъединяли при испытании на отрыв при 90-градусном угле на испытательном устройстве при скорости разрыва, равной 84 дюйма в минуту (3,556·10-2 м/с). Силу слипания вычисляли в фунтах на линейный дюйм (ФЛД). В различных примерах реализации сила слипания полимерных листов составляла менее 2,5 фунтов на линейный дюйм (В оригинале написано foot «фут», по-видимому была допущена опечатка - Прим. пат. повер) (ФЛД) (44,65 кг/м), менее 2,25 ФЛД (40,18 кг/м), менее 2,0 ФЛД (35,72 кг/м), менее 1,0 ФЛД (17,86 кг/м) и менее 0,1 ФЛД (1,786 кг/м).
Настоящее изобретение предоставляет возможность изготовления промежуточных слоев, содержащих одну или несколько добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, распределенных вблизи поверхности промежуточного слоя, что является преимуществом настоящего изобретения. Это может обеспечить более эффективное использование добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики, а также экономию времени перенастройки между выпуском производственных партий.
Хотя настоящее изобретение было описано при помощи определенных примеров реализации, специалисты в данной области техники должны понимать, что в данном изобретении могут быть сделаны различные изменения, и некоторые элементы изобретения могут быть замещены соответствующими эквивалентами, не выходящими за рамки настоящего изобретения. Кроме того, для применения изобретения к конкретным ситуациям или материалам в нем могут быть произведены различные модификации, не отступающие от существа настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что изобретение не только не ограничено конкретными примерами реализации, рассмотренными в настоящем описании для иллюстрации наилучшего способа реализации настоящего изобретения, но и включает все примеры реализации, попадающие в область, защищаемую прилагаемой формулой изобретения.
Также следует понимать, что любые диапазоны, значения или характеристики, указанные для каждого конкретного компонента настоящего изобретения, могут быть заменены там, где это возможно, другими диапазонами, значениями или характеристиками, указанными для других компонентов настоящего изобретения, в результате чего получают пример реализации с конкретными значениями для каждого компонента, подобно тому, как указано в настоящем описании. Например, может быть сформован полимерный лист, включающий добавки, содержание которых находится в любом из диапазонов, указанных в дополнение к любым диапазонам, указанным для пластификатора, в результате чего получают различные модификации изобретения, находящиеся в пределах области применения настоящего изобретения.
Если не указано особо, рисунки показаны не в масштабе.
Содержание каждой ссылки, включая журнальные статьи, патенты, заявки и книги, полностью включено в настоящее описание по ссылке.
1. Промежуточный слой, включающий экструдированный лист поливинилбутираля, имеющий первый соэкструдированный скин-слой поливинилбутираля, при этом указанный скин-слой имеет толщину менее 0,15 мм, и который содержит добавку, улучшающую эксплуатационные характеристики, выбираемую из группы, состоящей из регуляторов адгезии, пигментов, красителей, поглотителей УФ-излучения и поглотителей ИК-излучения, и при этом указанный лист поливинилбутираля, содержит менее 10% указанной добавки, улучшающей эксплуатационные характеристики.
2. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный промежуточный слой включает полимерную пленку, расположенную между указанным соэкструдированным скин-слоем и указанным экструдированным полимерным листом.
3. Промежуточный слой по п.1, в котором указанную добавку, улучшающую эксплуатационные характеристики, выбирают из группы, состоящей из регуляторов адгезии, поглотителей ИК-излучения и пигментов.
4. Промежуточный слой по п.1, включающий также второй соэкструдированный скин-слой поливинилбутираля на поверхности указанного листа поливинилбутираля с противоположной стороны от указанного первого скин-слоя, толщина которого составляет менее 0,15 мм, и который содержит добавку, улучшающую эксплуатационные характеристики.
5. Промежуточный слой по п.4, в котором добавку, улучшающую эксплуатационные характеристики, во втором соэкструдированном скин-слое поливинилбутираля выбирают из группы, состоящей из регуляторов адгезии, пигментов, красителей, поглотителей УФ-излучения и поглотителей ИК-излучения.
6. Промежуточный слой по п.5, в котором добавку, улучшающую эксплуатационные характеристики во втором соэкструдированном скин-слое поливинилбутираля, выбирают из группы, состоящей из регуляторов адгезии, поглотителей ИК-излучения и пигментов.
