Многослойные промежуточные слои с градиентной областью
Настоящее изобретение относится к многослойным промежуточным слоям, которые можно использовать в многослойных стеклопанелях для снижения прохождения звука через панель и обеспечения цветовой зоны в градиентной области. Звуковой эффект достигается за счет использования двух или более полимерных листов, имеющих разные составы, которые объединяют в единый многослойный промежуточный слой, а эффект градиентной области достигается за счет образования цветовой зоны в одной или более градиентных областей отдельных слоев. Изобретение обеспечивает создание стеклопанели, содержащей слои поливинилбутираля, обеспечивающие легкость в обращении и отсутствие негативного воздействия на оптические свойства. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 1 ил., 5 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области полимерных промежуточных слоев и стеклопанелей, содержащих полимерные промежуточные слои, и, в частности, настоящее изобретение относится к области полимерных промежуточных слоев, включающих многослойные термопластичные листы.
ОБОСНОВАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поливинилбутираль (ПВБ) обычно используют в изготовлении полимерных листов, применяемых в качестве промежуточных слоев в светопропускающих ламинатах, таких как безосколочное стекло или полимерные ламинаты. Безосколочным стеклом часто называют прозрачный ламинат, содержащий лист поливинилбутираля, расположенный между двумя листами стекла. Часто безосколочное стекло используют для создания прозрачного барьера в архитектурных проемах и автомобильных окнах. Его основной функцией является поглощение энергии, такой как, например, при ударе постороннего объекта, не допуская проникновение через окно или разбрасывание осколков стекла, сводя к минимуму разрушение или повреждение объекта или людей, находящихся в данной зоне. Безосколочное стекло можно использовать и для обеспечения других преимуществ, таких как ослабление звукового шума, снижение пропускания УФ и/или ИК-излучения и/или улучшение внешнего вида и эстетичности оконного проема.
Важным аспектом состава термопластичного промежуточного слоя является характер пропускания звука готового продукта. Как правило, желательно использовать промежуточные слои, которые снижают уровень внешнего шума, проходящего через стекло. Обычный промежуточный слой из одного полимерного листа, модифицированный для улучшения звуковых характеристик, обладает одной или более физическими характеристиками, модифицируемыми для снижения процента прохождения звука через стекло. В традиционных попытках такого акустического демпфирования используют термопластичные полимеры с низкой температурой стеклования. Однако промежуточные слои из одного полимерного листа, состав которых предназначен для улучшения звукопроводящих свойств, обычно создают трудности при обращении и имеют ограничения по составу, обладающему практичностью использования.
В недавних попытках улучшения звукопроводящих свойств и сохранения управляемости промежуточным слоем использовали многослойные полимерные листы вместо обычного промежуточного слоя из одного полимерного листа. Например, применяли два прилегающих слоя термопластичного полимера, имевшие разные свойства (см. например Патенты США №5,340,654 и 5,190,826, и Патент США Application 2003/0139520 A1).
К сожалению, многослойные промежуточные слои привели к повторному возникновению проблем, которые были решены для промежуточных слоев из одного полимерного листа. Например, известно введение цветового градиента в более толстый промежуточный слой из одного полимерного листа (см. например Патенты США №4,316,868 и 3,799,718); введение цветового градиента в многослойный промежуточный слой, содержащий два или больше полимерных листов меньшей толщины, вызывает трудности в обработке, что может привести к некондиционному внешнему виду, стабильности и/или адгезии стекла в готовом ламинированном стеклянном изделии.
Для улучшения звукоизоляционных характеристик многослойных стеклопанелей необходимы дополнительные улучшенные составы и способы и, в частности, многослойные стеклопанели, содержащие слои поливинилбутираля, обеспечивающие легкость в обращении и отсутствие негативного воздействия на оптические свойства.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к многослойным промежуточным слоям, которые можно использовать в многослойных стеклопанелях для уменьшения прохождения звука через панель, при обеспечении зоны цвета в градиентной области. Звуковой эффект достигается применением двух или более полимерных листов, имеющих разные составы, которые объединяют в многослойный промежуточный слой, а эффект градиентной области достигается за счет образования цветовой зоны в одной или более градиентных областях отдельных слоев.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ РИСУНКОВ
На рисунке 1 схематично показало поперечное сечение устройства совместной экструзии с несколькими распределительными каналами расплава по настоящему изобретению.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Согласно настоящему изобретению, было неожиданно обнаружено, что в градиентную область многослойного акустического промежуточного слоя может быть введена зона цвета с использованием, например, устройства с несколькими распределителями расплава совместной экструзии.
Используемый в настоящем описании термин «градиентная область» означает участок полимерного листа, который совпадает с верхней частью ветрового стекла в готовом изделии, где традиционно образуются градиенты. Градиентные области настоящего изобретения могут иметь любую подходящую высоту, которая не затмевает поле зрения для водителя. Градиентная область может простираться до самого верхнего края промежуточного слоя или может быть каймой, расположенной наверху промежуточного слоя, оставляя маленькую зону над градиентной областью, которая не является частью градиентной области. В различных примерах осуществления настоящего изобретения понятие «градиентная область» относится к верхней части полимерного листа, когда он смонтирован в готовом ветровом стекле автомобиля при виде из салона автомобиля. В различных примерах осуществления градиентная область промежуточного слоя соответствует верхним 8-26 см готового ветрового стекла. Традиционно градиентная область может быть использована для обеспечения затененного градиента, который блокирует часть солнечного излучения, падающего на эту часть ветрового стекла.
Как используется в настоящем описании изобретения, каждый полимерный лист промежуточного слоя обладает градиентной областью, хотя эта область может не иметь цвета, и тогда нет отличий градиентной области от остальной части полимерного листа, которая названа «прозрачной областью».
Промежуточные слои настоящего изобретения содержат минимум одну цветовую зону в градиентной области полимерного листа. Как используется в настоящем описании изобретения, «цветовая зона» - это часть градиентной области, содержащая пигмент, краску или другой краситель, приводящие к окрашиванию или к такому внешнему виду, который отличается от остальной части полимерного листа. В различных примерах осуществления изобретения для придания цвета в такой зоне используют пигмент.
В различных примерах осуществления изобретения цветовая зона может быть образована в градиентной области так, что цвет имеет постоянный состав и оптические свойства во всей градиентной области. В других примерах осуществления изобретения окрашивание изменяется однородно или неоднородно, приводя к градиенту с желаемым визуальным эффектом. Например, градиент может колебаться в диапазоне от прозрачного до непрозрачного по линейной, экспоненциальной или дискретной зависимости со значениями оптической плотности, например, в диапазоне от нуля до четырех в градиентной области. В цветовой зоне могут также образовываться рисунки и изображения. В других примерах осуществления цветовая зона может быть образована в определенной подобласти градиентной области. Например, цветовая зона может быть образована в центрированной подобласти градиентной области, имеющей такую же высоту, что и градиентная область, но вдвое меньшую ширину, что приводит к образованию имеющей цвет прямоугольной подобласти градиентной области. Возможны многие другие формы и распределение окрашивания, которые находятся в рамках настоящего изобретения. В рамки цветовой зоны входят черный, белый, серый и все другие цвета.
Цветовая зона может быть образована любым подходящим способом, и в предпочтительном варианте осуществления изобретения цветовая зона образуется в полимерном слое, например, во время экструзии с использованием совместной экструзии или нанесения покрытия экструзией. Например, при совместной экструзии расплав полимера, содержащий полимерную смолу, пластификатор, добавки и окрашивающее вещество, смешивают и совместно экструдируют с обычным расплавом полимера, получая один полимерный слой с образующейся в нем градиентной областью, по которой распределены окрашивающие вещества.
Цветовые зоны могут быть образованы в градиентных областях одного или более полимерных листов промежуточного слоя. Для тех промежуточных слоев, где цветовую зону имеет более чем один полимерный лист, многочисленные цветовые зоны могут быть окрашены одинаково или по-разному. При использовании разных рисунков или цветов можно создавать комбинированные эффекты, которых трудно или невозможно достичь с цветовой зоной одного слоя. В примерах с многочисленными цветовыми зонами они могут иметь одинаковую или разную форму и размер. Например, первая цветовая зона может быть образована в первом полимерном листе, занимая всю градиентную область, а вторая образуемая цветовая зона может занимать подобласть градиентной области во втором полимерном листе.
Адгезию многослойных промежуточных слоев к стеклу регулируют, используя вещества, регулирующие адгезию. Например, вещества, регулирующие адгезию, могут присутствовать в виде натриевых, калиевых или магниевых солей карбоновых кислот. Предпочтительно, чтобы адгезия в градиентной области, имеющей цветовую зону, была такая же, как и адгезия в смежной прозрачной области, что предусматривается различными государственными стандартами для обеспечения прочности и противодействия удару (см. например, ANSI Z26.01 п. и ЕС R43). Пониженная адгезия в градиентной области в случае удара может вызвать отсоединение или отслаивание стекла от промежуточного слоя с образованием осколков или разлетающегося стекла, что ухудшает показатели безопасности ламинированного стекла.
Для цели настоящего изобретения адгезия промежуточного слоя, например, к стеклу может быть измерена с помощью испытания адгезии при ударе, как описано ниже. Разность, или дельта, между адгезией у прозрачной области и градиентной области предпочтительно должна составлять менее 1 ударной единицы.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения градиентная область, имеющая цветовую зону, обладает концентрацией вещества, регулирующего адгезию, которая меньше, чем значение этой концентрации в остальной части полимерного листа. В различных примерах осуществления изобретения общий щелочной титр градиентной области, как минимум, на 4 меньше общего щелочного титра прозрачной области полимерного листа. Эту разность можно легко достичь, например, за счет изменения концентрации соли в одном или более расплавов, используемых для образования прозрачных и градиентных областей во время совместной экструзии. Изменяя относительные концентрации веществ, регулирующих адгезию, в градиентной области, можно увеличить адгезию градиентной области, например, к стеклу.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения адгезию градиентной области, содержащей цветовую зону, улучшают за счет введения эпоксидной смолы в расплав, используемый для образования градиентной области. Можно применять любую подходящую эпоксидную смолу, и, в предпочтительном примере осуществления, эпоксидную смолу выбирают из (а) эпоксидных смол, содержащих мономерный диглицидиловый эфир бисфенола-А; (б) эпоксидных смол, содержащих мономерный диглицидиловый эфир бисфенола-F; (в) эпоксидных смол, содержащих гидрированный диглицидиловый эфир бисфенола-А; (г) полиэпоксидированных фенольных новолаков; (д) диэпоксидов полигликолей, известных как полиэфиры с концевыми эпоксидными группами; (е) глицидилового алкилового эфира; и (ж) смеси любых из вышеперечисленных эпоксидных смол по п.п. от (а) до (е). Дополнительную информацию по этим классам можно найти в Encyclopedia of Polymer Science and Technology, том 6, 1967, Interscience Publishers, N.Y., стр.209-274. Эпоксидные смолы можно вводить в концентрации от 0.5 до 10 ч./сто относительно основной используемой смолы (например, поливинилбутираля) в цветовой зоне или от 1 до 5 ч./сто относительно основной смолы, используемой в цветовой зоне.
Подходящим, выпускаемым промышленностью диглицидиловым эфиром бисфенола-А класса (а) является DER 331 фирмы Dow Chemical Company. Диглицидиловым эфиром бисфенола-F эпокси класса (б) является EPON Resin DPL-862 и гидрированным диглицидиловым эфиром бисфснола-А эпокси класса (в) - EPONEX Resin 1510; оба перечисленных последними соединения выпускает фирма Shell Chemical Company. Полиэпоксидированный фенолформальдегидный новолак класса (г) выпускает фирма Dow Chemical под маркой DEN 431. Диэпоксид полиоксипропиленгликоль класса (д) выпускает фирма Dow Chemical под маркой DER 732. Глицидиловый алкиловый эфир класса (е) выпускает фирма Hexion под маркой Heloxy Modifier 116.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения градиентная область простирается до большей части промежуточного слоя. В традиционных случаях применения, например, соотношение высоты градиентной области к высоте прозрачной области, расположенной под ней, - «отношение градиента к прозрачности» - составляет 0.1-0.25. В примерах осуществления настоящего изобретения, где увеличена градиентная область, значение показателя отношение градиента к прозрачности больше 0.25, больше 0.3 или больше 0.4. Эти примеры осуществления особенно полезны для тех случаев применения, где ветровое стекло и крыша автомобиля соединены в одной ламинированной стеклопанели. В этих примерах осуществления изобретения градиентная область распространяется от обычного начального места наверху переднего поля зрения до поля люка на крыше автомобиля. Другие случаи применения этого типа градиентной области также входят в рамки настоящего изобретения.
Многослойные промежуточные слои настоящего изобретения предпочтительно образуются с использованием устройства совместной экструзии с несколькими распределителями расплава, как показано на Фиг.1. Как показано на схематичном поперечном сечении 10, устройство экструзии имеет первый распределительный канал головки 12, второй распределительный канал головки 14 и третий распределительный канал головки 16. Датчик 18 помещают в первом канале головки. Датчик 18 имеет насадку, ширина которой примерно равна ширине желаемой окрашенной зоны готового изделия.
Устройство, показанное на рисунке 1, работает при одновременной экструзии полимерных расплавов из каждого канала (12, 14, 16) в направлении выходного отверстия экструзии 20, где происходит экструзия многослойного промежуточного слоя в виде композиционного материала из трех отдельных слоев. Толщину листа можно изменять за счет регулирования расстояния между щеками головки на выходном отверстии экструзии 20. Датчик можно добавить и ко второму каналу 14 и/или третьему каналу 16 - либо в виде добавления, либо вместо первого датчика 18 - чтобы изменять расположение одной или более цветовых зон в готовом промежуточном слое.
В других примерах осуществления изобретения устройство экструзии может иметь 2, 3 или более распределительных каналов головки, в каждый из которых можно подавать индивидуальный расплав полимера. Датчики можно вставлять в один или более каналов, чтобы образовать цветовые зоны в одном или более расплавов совместной экструзии.
Многослойные промежуточные слои настоящего изобретения, служащие для снижения звукопроницаемости через стеклопанель, включают известные в данной области решения, например, и не ограничиваясь этим, описанное в патенте США №5,190,826, где показано использование ацеталей с разной длиной углеродной цепи, в патентной заявке Японии №3124441А и Патентной заявке США №2003/0139520 А1, где описано использование различной степени полимеризации, а также - в Патенте Японии 3,377,848 и патенте США 5,340,654, где описано использование остаточного количества ацетата минимум 5 мол. % в одном из двух смежных листов в качестве композиционного различия.
В предпочтительном примере осуществления изобретения наилучшее подавление звука может быть обеспечено для многослойной стеклопанели за счет введения в панель многослойного промежуточного слоя, где промежуточный слой содержит два полимерных листа с разными концентрациями пластификатора. За счет определенного состава полимерных листов со стабильными разными концентрациями пластификатора, как здесь подробно описано, было установлено, что звукопроницаемость многослойной стеклопанели может быть снижена, например, более чем на 2 дБ в пределах нужной частоты или диапазона частот. Кроме того, в связи с тем, что состав в примерах осуществления изобретения, содержащих три слоя полимерных листов, может обеспечить легкость в обращении и использоваться как непосредственная замена традиционных промежуточных слоев в традиционных процессах, промежуточные слои настоящего изобретения могут использоваться во многих случаях применения, не требуя никакой модификации используемого метода изготовления. Например, в автомобильных ветровых стеклах используемый традиционно полимерный промежуточный слой можно заменить промежуточным слоем по настоящему изобретению, не изменяя процесс ламинирования, используемый для образования готового изделия - ветрового стекла.
В настоящем описании термином «промежуточный слой» обозначена любая конструкция из термопластика, которая может быть использована в изготовлении изделий из многослойного стекла, такого как безосколочное стекло в ветровых стеклах автомобилей и архитектурных проемах, а "многослойный" промежуточный слой означает любой промежуточный слой, образующийся при соединении ламинированием или совместной экструзией двух или более индивидуальных слоев в один промежуточный слой.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения многослойный промежуточный слой включает два полимерных листа, расположенных в контакте друг с другом, в котором каждый полимерный лист содержит термопластичный полимер, как подробно рассмотрено в настоящем описании, и в котором минимум один полимерный лист имеет градиентную область, обладающую цветовой зоной. Термопластичный полимер каждого листа может быть одинаковым или разным. В этих примерах осуществления промежуточному слою придают звукоизоляционные свойства, вводя в каждый полимерный лист разную концентрацию пластификатора, и затем ламинируя два слоя совместно с образованием одного многослойного промежуточного слоя. Состав полимерных листов обеспечивает то, что миграция пластификатора из одного полимерного листа в другой незначительна или равна нулю, сохраняя за счет этого разность концентраций пластификатора.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения цветовая зона градиентной области многослойного промежуточного слоя может иметь стабильный состав с концентрацией пластификатора такой же, как в одном полимерном листе многослойного промежуточного слоя, включая прозрачную область полимерного листа, где образуется цветовая зона.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения цветовая зона градиентной области многослойного промежуточного слоя может иметь стабильный состав с концентрацией пластификатора, отличающейся от любой концентрации пластификатора полимерных листов многослойного промежуточного слоя, включая прозрачную область полимерного листа, где образуется цветовая зона.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения полимерный лист может иметь стабильный состав с одинаковой концентрацией пластификатора в каждом листе, а цветовая зона градиентной области многослойного промежуточного слоя может иметь стабильный состав с концентрацией пластификатора, отличающейся от концентрации пластификатора полимерных листов, включая прозрачную область полимерного листа, где образуется цветовая зона.
В соответствии с настоящим описанием «содержание пластификатора» можно измерять в частях на сто частей (ч./сто) смолы, в весовом измерении. Например, если к 100 г полимерной смолы добавлено 30 г пластификатора, то содержание пластификатора в полученном пластифицированном полимере составит 30 ч./сто. В соответствии с настоящим описанием, если дано содержание пластификатора в полимерном листе, то содержание пластификатора в этом конкретном листе определяют в частях пластификатора на сто частей смолы в расплаве, который используют для получения этого конкретного листа.
Если содержание пластификатора в полимерном листе неизвестно, то оно может быть определено при помощи мокрого химического способа, в котором для экстракции пластификатора из листа используют растворитель или смесь растворителей. Зная массу листового образца до и после экстракции, можно вычислить содержание пластификатора в ч./сто. Если определяют содержание пластификатора в промежуточном слое, состоящем из двух полимерных листов, то их сначала разделяют физически, а затем определяют содержание пластификатора в каждом полимерном листе.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения, содержание пластификатора в двух полимерных листах различается, по меньшей мере, на 8 ч./сто, на 10 ч./сто, на 12 ч./сто, на 15 ч./сто, на 18 ч./сто, на 20 ч./сто или на 25 ч./сто. Содержание пластификатора в каждом листе может составлять, например, от 30 до 100 ч./сто, от 40 до 90 ч./сто или от 50 до 80 ч./сто.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения, остаточное содержание гидроксильных групп в термопластических полимерных компонентах полимерных листов различается, что позволяет изготавливать листы со стабильной разностью концентраций пластификатора. В соответствии с настоящим изобретением, остаточное содержание гидроксильных групп (в виде виниловых гидроксильных групп или содержания поливинилового спирта (PVOH)) относится к количеству гидроксильных групп, остающихся в виде боковых групп на цепочках полимера после завершения обработки. Например, поливинилбутираль может быть приготовлен гидролизом поливинилацетата до поливинилового спирта с последующей реакцией поливинилового спирта с бутиральдегидом с образованием поливинилбутираля. Обычно, во время гидролиза поливинилацетата не все боковые ацетатные группы превращаются в гидроксильные группы. Кроме того, обычно не все гидроксильные группы превращаются по реакции с бутиральдегидом в группы ацеталя. Следовательно, в боковых цепочках любого готового поливинилбутираля обычно содержатся остаточные ацетатные группы (в виде винилацетата) и остаточные гидроксильные группы (в виде винилгидроксильных групп). В соответствии с настоящим изобретением, определяют остаточное массовое содержание гидроксильных групп в соответствии со стандартом ASTM 1396.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения, остаточное содержание гидроксильных групп в двух соседних полимерных листах может отличаться по меньшей мере на 1,8%, 2,0%, 2,2%, 2,5%, 3,0%, 4,0%, 5,0%, 7,5% или по меньшей мере на 10%. Эту разность вычисляют, вычитая остаточное содержание гидроксильных групп в листе с меньшим содержанием гидроксильных групп из остаточного содержания гидроксильных групп в листе с большим содержанием гидроксильных групп. Например, если в первом полимерном листе содержится 20% масс. остаточных гидроксильных групп, а во втором полимерном листе содержится 17% масс. остаточных гидроксильных групп, то разность в содержании остаточных гидроксильных групп двух листов составляет 3% масс.
Для данного типа пластификатора совместимость пластификатора с поливинилбутиралем большей частью определяется содержанием гидроксильных групп. Обычно поливинилбутираль с более высоким остаточным содержанием гидроксильных групп имеет меньшую совместимость с пластификатором или способность к пластификации. Аналогично, поливинилбутираль с меньшим остаточным содержанием гидроксильных групп имеет большую совместимость с пластификатором или способность к пластификации. Это свойство можно использовать при выборе содержания гидроксильных групп в каждом полимере, содержащем поливинилбутираль, и при определении состава каждого полимерного листа, позволяя вводить необходимое количество пластификатора и стабильно поддерживать разность концентраций пластификаторов в полимерных листах.
Как известно в данной области техники, остаточное содержание гидроксильных групп можно контролировать, регулируя время протекания реакции, концентрации реагентов и другие параметры способа изготовления. В различных примерах реализации остаточное содержание гидроксильных групп двух листов следующее: в первом листе - менее 25% и во втором листе - менее 23%, в первом листе - менее 23% и во втором листе - менее 21%, в первом листе - менее 21% и во втором листе - менее 19%, в первом листе - менее 20% и во втором листе - менее 17%, в первом листе - менее 18% и во втором листе - менее 15%, в первом листе - менее 15% и во втором листе - менее 12%. В любом из этих примеров осуществления может быть использовано любое из указанных в предыдущем разделе значений разности между содержанием гидроксильных групп двух листов.
В соответствии с настоящим изобретением, предел прочности на разрыв или прочность на растяжение полимерного листа определяют и измеряют в соответствии со способом, описанным в стандарте JIS K6771. В различных примерах осуществления настоящего изобретения пределы прочности на разрыв двух полимерных листов указаны ниже, причем первым в списке указан полимерный лист с меньшим содержанием пластификатора: первый полимерный лист - более 135 кг/см2 и второй полимерный лист - менее 120 кг/см2; первый полимерный лист - более 150 кг/см2 и второй полимерный лист - менее 135 кг/см2; первый полимерный лист - более 165 кг/см2 и второй полимерный лист - менее 150 кг/см2; первый полимерный лист - более 180 кг/см2 и второй полимерный лист - менее 165 кг/см2; или, в общем случае, разность пределов прочности на разрыв двух полимерных листов составляет по меньшей мере 15 кг/см2.
Для целей настоящего изобретения разность между значениями показателя Потерь при Прохождения Звука (ППЗ) (Sound transmission Loss) между первым полимерным слоем, образованным из композиции (А), и вторым полимерным слоем, образованным из композиции (В) в многослойном промежуточном слое, определяется следующим образом.
Вначале формуют первый полимерный лист (лист А) толщиной 0.7620 мм (30 мил), состоящий из (А), и - второй полимерный лист (лист В) толщиной 0.7620 мм (30 мил) и состоящий из (В).
Определяют, какой лист - лист А или лист В - имеет более высокий модуль упругости при растяжении (процесс представлен в данном описании).
Для образования панели А ламинируют прямоугольник размером 47 см × 74 см листа А между двух слоев листового стекла толщиной 2.1 мм.
Для образования панели В ламинируют прямоугольник размером 47 см × 74 см листа В между двух слоев листового стекла толщиной 2.1 мм.
Определяют частоту совпадения для панели, содержащей лист с более высоким модулем упругости при растяжении (способ представлен в данном описании), что обозначают терминами «эталонная панель» и «эталонный промежуточный слой».
Измеряют Потери при Прохождении Звука (ППЗ) панели А и панели В при частоте совпадения, определенной на последнем этапе по стандарту ASTM E90 (95) при фиксированной температуре 20°С.
Разность потерь при прохождении звука между двумя листами в многослойном промежуточном слое можно рассчитать следующим образом:
(ППЗ панель А) - (ППЗ панель В)
Для целей настоящего изобретения термин «частота совпадения» означает частоту, при которой панель проявляет снижение потерь при прохождении звука вследствие «эффекта совпадения», что экспериментально определяют по диаграмме зависимости потерь при прохождении звука от 1/3 частоты октавного диапазона. В различных примерах осуществления настоящего изобретения частота совпадения панели обычно находится в диапазоне от 2,000 до 6,000 Гц и может быть также оценена по монолитному листу стекла, толщина которого равна общей толщине стекла в эталонной панели, по формуле
fc=15,000/d,
где d - это общая толщина стекла в мм, a fc выражена в Гц.
Как используется в данном описании, частоту совпадения эталонной панели также называют «эталонная частота».
В типичных ламинатах с двумя внешними слоями стекла «общая толщина стекла» представляет собой сумму толщины двух слоев стекла. В более сложных ламинатах с тремя или более слоями стекла общая толщина стекла представляет собой сумму значений трех или более слоев стекла.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения многослойные промежуточные слои настоящего изобретения содержат по меньшей мере два полимерных листа, проявляющих разницу в потере при прохождении звука (т.е. имеющих различные значения показателя Потерь при Прохождении Звука), определение которой подробно представлено в данном описании, составляющую по меньшей мере 2 дБ, более предпочтительно 4 дБ и еще более предпочтительно 6 дБ или выше или 8 дБ или выше.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения два смежных полимерных листа настоящего изобретения имеют разное содержание пластификатора, как описано выше, и каждый последующий имеет остаточное содержание ацетатов менее 5 мол.%, менее 4 мол.%, менее 3 мол.%, менее 2 мол.%, или менее 1 мол.% Эти остаточные концентрации ацетатов можно объединить с указанным выше остаточным содержанием гидроксильных групп в любом сочетании, чтобы получить два полимерных листа по настоящему изобретению, имеющих описанное различие в содержании пластификатора и остаточном содержании гидроксильных групп, при этом содержащих немного или вовсе не содержащих остаточных ацетатов. Другие примеры осуществления многослойных промежуточных слоев, предлагаемых согласно настоящему изобретению, включают промежуточные слои, составленные из более чем двух полимерных листов, из которых один или несколько дополнительных полимерных листов содержит менее 5 мол.%, менее 4 мол.%, менее 3 мол.%, менее 2 мол.% или менее 1 мол.% остаточных ацетатов.
Другие примеры осуществления настоящего изобретения включают любые из вышеуказанных примеров осуществления, содержащие еще третий полимерный лист. Добавление третьего слоя, состоящего из полимерного листа, позволяет изготавливать трехслойную конструкцию промежуточного слоя с разным содержанием пластификатора в соседних полимерных листах:
(первый полимерный лист с относительно низким содержанием пластификатора/второй полимерный лист с относительно высоким содержанием пластификатора/третий полимерный лист). Этот третий полимерный лист может иметь тот же состав, что и первый полимерный лист, или они могут различаться.
В различных примерах осуществления третий полимерный лист имеет тот же состав, что и первый полимерный лист, что позволяет изготавливать трехслойный ламинированный промежуточный слой, включающий относительно трудный в обработке полимерный лист, ламинированный между двумя относительно легкими в обработке полимерными листами, что позволяет получать многослойный промежуточный слой, относительно несложный в обращении, который можно применять в существующих процессах, где ранее применяли один полимерный лист, состав которого был аналогичен составам двух внешних полимерных листов, согласно настоящему изобретению, или - приводил к получению аналогичных технологических характеристик (например, тенденции к слипанию).
В других примерах осуществления, где используют три полимерных листа в одном промежуточном слое, состав третьего полимерного листа отличается от состава первого полимерного листа, и различие в составах третьего и второго полимерного листа может быть любой величиной, приведенной выше в качестве разности между составом первого и второго полимерного листа.
Например, в одном из иллюстративных примеров осуществления остаточное содержание гидроксильных групп в первом полимерном листе составляет 20%, остаточное содержание гидроксильных групп во втором полимерном листе составляет 16% и остаточное содержание гидроксильных групп в третьем полимерном листе составляет 18%. Следует отметить, что в этом примере третий полимерный лист отличается от второго полимерного листа, по меньшей мере тем, что остаточное содержание гидроксильных групп в нем на 2% больше, чем во втором полимерном листе. Конечно, упомянутые здесь различия третьего и второго полимерных листов могут находиться в любом из указанных выше диапазонов, и они могут отличаться как одним параметром, так и сочетанием параметров.
Кроме описанного выше трехслойного примера осуществления, другие примеры включают промежуточные слои, содержащие более трех слоев, в которых используют другие листы с низким остаточным содержанием гидроксильных групп, например, повторение полимерных листов с изменяющимся содержанием пластификатора и гидроксильных групп и, возможно, с низким или нулевым остаточным содержанием ацетатов. Промежуточные слои, получаемые таким способом, могут содержать, например, 4, 5, 6 или до 10 индивидуальных слоев.
В промежуточные слои настоящего изобретения могут быть введены другие традиционные слои, известные в данной области техники. Например, между любыми двумя слоями, изготовленными из полимерных листов настоящего изобретения, могут быть расположены полимерные пленки (более подробно описанные ниже), например, изготовленные из полиэфиров, таких как полиэтилентерефталат, содержащие металлизированный слой, пачку слоев, отражающую ИК-излучение, или другие слои, улучшающие эксплуатационные характеристики. Например, в двухслойном примере осуществления можно получить следующий промежуточный слой: (полимерный лист с относительно высоким содержанием пластификатора/пленка из полиэфира, содержащая слой, улучшающий эксплуатационные характеристики/полимерный лист с относительно низким содержанием пластификатора). В общем случае, в зависимости от желаемого результата и варианта применения, в многослойные промежуточные слои настоящего изобретения можно ввести дополнительные слои термопластов, например, поливинилбутираля, полиэфирные пленки, слои грунтовки и слои твердого покрытия.
Для каждого примера осуществления промежуточного слоя настоящего изобретения, в котором два или более отдельных полимерных слоя расположены в контакте друг с другом и затем подвергнуты ламинированию с образованием одного промежуточного слоя, также существует пример осуществления, в котором полученный совместной экструзией промежуточный слой имеет такое же расположение слоев, которое, для целей настоящего изобретения считается образованным из нескольких полимерных листов и считается «многослойным» промежуточным слоем.
Помимо представленных промежуточных слоев, настоящее изобретение обеспечивает и способы снижения уровня звука, проходящего через проем, и включает расположение в проеме многослойной стеклопанели, содержащей любой промежуточный слой по настоящему изобретению.
Настоящее изобретение включает также и способ изготовления промежуточного слоя, содержащий стадии образования первого полимерного листа и второго полимерного листа, где два полимерных листа имеют разные составы, как описано здесь, и - совместного ламинирования двух полимерных листов с образованием промежуточного слоя.
Настоящее изобретение включает также способы изготовления промежуточного слоя, содержащие стадии образования первого полимерного листа, второго полимерного листа и третьего полимерного листа, где составы трех полимерных листов соответствуют примерам осуществления трехслойного изделия, как описано здесь, и - совместное ламинирование трех полимерных листов с образованием промежуточного слоя.
Настоящее изобретение включает также способы изготовления многослойного остекления, содержащие ламинирование любых промежуточных слоев настоящего изобретения между двумя жесткими, прозрачными панелями, как известно в данной области техники, такими как стеклянные или акриловые слои.
Настоящее изобретение также включает многослойные стеклянные панели, например, ветровые стекла автомобилей или окна архитектурных сооружений, включающие многослойный промежуточный слой настоящего изобретения.
Настоящее изобретение также включает многослойные панели для остекления, которые вместо стеклянных панелей содержат панели из пластиков, таких как акриловые полимеры, или другие подходящие материалы.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения промежуточный слой содержит цветовую зону в градиентной области одного или более слоев промежуточного слоя.
ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА
Используемый в настоящем описании термин «полимерная пленка» означает относительно тонкий и жесткий слой полимера, функция которого состоит в улучшении технических характеристик изделия. По настоящему описанию полимерные пленки отличаются от полимерных листов тем, что сами по себе полимерные пленки не обеспечивают необходимого сопротивления проникновению предметов через многослойное остекление, а также не обеспечивают необходимых свойств удержания стекол, но обеспечивают улучшение некоторых характеристик структуры, например, характера поглощения ИК-излучения. В качестве полимерной пленки чаще всего используют полиэтилентерефталат.
В различных примерах осуществления толщина слоя полимерной пленки составляет 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. Поверхность полимерной пленки может быть обработана или на нее может быть нанесен слой покрытия, улучшающего одно или несколько свойств, таких как адгезия или отражение ИК-излучения. Эти 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 слоя. Как известно (см., например, патенты США 4017661 и 4786783), металлический слой (слои) может подвергаться нагреванию за счет электрического сопротивления и способствовать размораживанию или предотвращению запотевания любых контактирующих с ними слоев стекла.
Другой тип полимерной пленки, который может быть использован в соответствии с настоящим изобретением, описан в патенте США 6797396 и включает несколько неметаллических слоев, отражающих ИК-излучение, но в отличие от металлических слоев, не вызывающих интерференцию.
В некоторых примерах осуществления слой полимерной пленки оптически прозрачен (т.е. объекты, смежные с одной стороной слоя, могут быть видны невооруженным глазом наблюдателя, смотрящего сквозь этот слой с другой стороны) и обычно независимо от состава имеет больший, а в некоторых примерах осуществления, значительно больший модуль упругости по сравнению с модулем упругости прилегающего полимерного листа. В различных примерах осуществления слой полимерной пленки включает термопластический материал. Примеры термопластических материалов с подходящими свойствами включают: найдены, полиуретаны, акриловые полимеры, поликарбонаты, полиолефины, такие как полипропилен, ацетаты и триацетаты целлюлозы, полимеры и сополимеры винилхлорида и т.п. В различных примерах осуществления слой полимерной пленки содержит такие материалы, как повторно ориентированные термопластичные пленки, обладающие указанными свойствами, которые включают полиэфиры, например полиэтилентерефталат и полиэтилентерефталат гликоль (ПЭТГ). В различных примерах реализации применяют полиэтилентерефталат, и в различных примерах осуществления полиэтилентерефталат подвергают двухосной ориентации для увеличения прочности и 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).
Различные способы нанесения покрытий и обработки поверхности пленок из полиэтилентерефталата, которые могут использоваться согласно настоящему изобретению, описаны в опубликованной Европейской заявке №0157030. Полимерные пленки настоящего изобретения могут включать и твердые покрытия и/или слой, предотвращающий запотевание стекла, известные в данной области техники.
ПОЛИМЕРНЫЙ ЛИСТ
Используемый в настоящем описании термин «полимерный лист» означает любую термопластичную полимерную композицию, полученную 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 остекления в качестве промежуточного слоя, обеспечивающего достаточное сопротивление проникновению и удержание стекол при разрушении. Для изготовления полимерных листов чаще всего используют пластифицированный поливинилбутираль.
Полимерный лист может включать любой подходящий полимер, и в предпочтительном примере осуществления, полимерный лист содержит поливинилбутираль. В любой из примеров осуществления, рассмотренный в настоящем описании и включающий в качестве полимерного компонента полимерного листа поливинилбутираль, включен пример осуществления, в котором полимерный компонент состоит или в основном состоит из поливинилбутираля. В этих примерах осуществления в полимерный лист, содержащий полимер, состоящий или в основном состоящий из поливинилбутираля, могут быть добавлены любые сочетания добавок, рассмотренные в настоящем описании.
В одном из примеров осуществления полимерный лист включает полимер, изготовленный на основе частично ацетализованного поливинилового спирта (спиртов). В другом примере осуществления полимерный лист включает полимер, выбираемый из группы, состоящей из поливинилбутираля, полиуретана, поливинилхлорида, полиэтиленвинилацетата, их сочетаний и подобных им соединений. В различных примерах осуществления полимерный лист включает пластифицированный поливинилбутираль. В других примерах реализации полимерный лист включает поливинилбутираль и один или более других полимеров. Можно использовать и другие полимеры, обладающие подходящей пластифицирующей способностью. Предпочтительные диапазоны, значения и/или способы, указанные в любой части настоящего описания для поливинилбутираля (не ограничивающие примеры которых включают данные, указанные для пластификаторов, процентного содержания компонентов, толщины и добавок, улучшающих технические характеристики полимера), относятся также, где это возможно, к другим полимерам и полимерным смесям, указанным в настоящем описании в качестве полезных компонентов полимерных листов.
Для примеров осуществления, включающих поливинилбутираль, поливинилбутираль может быть изготовлен любым известным способом проведения ацетализации, который включает реакцию поливинилового спирта с бутиральдегидом в присутствии кислотного катализатора с последующей нейтрализацией катализатора, отделением, стабилизацией и сушкой смолы, с учетом того, что в различных примерах осуществления можно регулировать остаточное содержание гидроксильных групп, что рассмотрено в настоящем описании.
В различных примерах реализации полимерный лист включает поливинилбутираль, молекулярный вес которого выше 30000, 40000, 50000, 55000, 60000, 65000, 70000, 120000, 250000 или 350000 граммов на моль (г/мол. или Дальтон). Для увеличения молекулярного веса до значений выше 350 г/мол. во время ацетализации в систему могут быть добавлены небольшие количества ди- или триальдегида (см., например, патенты США 4902464, 4874814, 4814529 и 4654179). В настоящем описании термин «молекулярный вес» означает средневесовой молекулярный вес.
Кроме вышеописанных примеров осуществления с использованием полимерных листов с различным содержанием пластификатора можно использовать традиционные полимерные листы, которые могут включать от 20 до 60, от 25 до 60, от 20 до 80 или от 10 до 70 частей пластификатора на 100 частей смолы (ч./сто). Конечно, это количество может изменяться в зависимости от применения изделия. В некоторых примерах осуществления углеводородная часть пластификатора содержит менее 20, менее 15, менее 12 или менее 10 атомов углерода.
Для изготовления полимерных листов в полимерные смолы по настоящему изобретению можно добавлять любые подходящие пластификаторы. Пластификаторы, применяемые в полимерных листах настоящего изобретения, 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, дибутилсебацинат, полимерные пластификаторы, например, модифицированные маслом себациновые 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 пластификаторы, которые могут быть использованы, 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, например гексиладипат. В предпочтительных примерах осуществления пластификатором является ди-(2-этилгексаноат) триэтиленгликоля.
Для придания листу необходимых адгезионных свойств в полимерные листы по настоящему изобретению могут быть введены различные вещества, регулирующие адгезию. Например, такие вещества можно ввести в наружные листы в примерах осуществления с тремя полимерными листами. Для этого могут быть использованы любые вещества, регулирующие адгезию, описанные в патенте США 5728472. Кроме того, остаточное содержание ацетата натрия и/или ацетата калия может быть отрегулировано изменением количества связанных гидроксидов, используемых при нейтрализации кислоты. В различных примерах осуществления полимерные листы по настоящему изобретению, в дополнение к ацетату натрия, включают бис(2-этилбутират) магния (Chemical Abstracts № 79992-76-0). Соль магния может быть введена в количестве, необходимом для регулирования адгезии полимерного листа к стеклу.
Для улучшения эксплуатационных характеристик готового изделия в полимерный лист можно вводить и другие добавки. Не ограничивающие примеры таких добавок включают пластификаторы, красители, пигменты, стабилизаторы (например, ультрафиолетовые стабилизаторы), антиоксиданты, антипирены, поглотители ИК-излучения, антиадгезивы, сочетания вышеуказанных добавок и подобные им вещества, известные в данной области техники.
К любому из подходящих полимерных листов могут быть добавлены добавки, селективно поглощающие свет в видимой области или в ближней области инфракрасного спектра. Возможные добавки включают красители и пигменты, такие как оксид индия и олова, оксид сурьмы и олова или гексаборид лантана (LaB6).
Для изготовления полимерных листов и многослойных промежуточных слоев по настоящему изобретению можно использовать любой подходящий способ. Подробности подходящих способов изготовления поливинилбутираля известны специалистам в данной области техники (см., например, патенты США 2282057 и 2282026). В одном из примеров осуществления может быть использован способ с применением растворителя, описанный в разделе Vinyl Acetal Polymers, в Encyclopedia of Polymer Science & Technology, третье издание. Vol.8, стр.381-399, B.E.Wade (2003). В другом примере осуществления может быть использован водный способ, описанный в упомянутой публикации. Поливинилбутираль коммерчески доступен в различных формах; например, его поставляет фирма Солютиа Инк., Сент-Луис, штат Миссури под маркой смолы Butvar™.
Используемый в настоящем описании термин «смола» относится к полимерному компоненту (например, поливинилбутиралю), который извлекают из смеси, полученной кислотным катализом и последующей нейтрализацией 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 смеси смолы с пластификатором и, возможно, другими добавками.
Один из способов формования листа, содержащего поливинилбутираль, включает экструзию расплавленного поливинилбутираля, содержащего смолу, пластификатор и добавки, 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 литье расплава из экструзионной головки на вал, отверждение смолы и последующее снятие отвержденной смолы в виде листа. В каждом из описанных примеров реализации можно создавать желаемую текстуру поверхности одной из сторон слоя или обеих его сторон регулированием поверхностей отверстия экструзионной головки или нанесением текстуры на поверхность валка. Другие методики создания желаемой текстуры слоя включают варьирование параметров материала (например, содержания воды и/или пластификатора в смоле, температуры расплава, молекулярно-весового распределения поливинилбутираля или сочетания указанных параметров). Кроме того, при формовании слоя на нем могут быть созданы выпуклости, расположенные на определенном расстоянии друг от друга, создающие временную нерегулярность поверхности, способствующую деаэрации слоя при проведении ламинирования, после этого высокие значения температуры и давления, применяемые во время ламинирования, вызывают плавление выпуклостей с образованием гладкой поверхности.
Изготовление многослойного промежуточного слоя может быть выполнено в соответствии со способами, известными в данной области техники, например независимым изготовлением трех слоев полимерных листов с последующим ламинированием трех указанных слоев в соответствующих условиях, таких как давление и нагрев, с образованием одного многослойного промежуточного слоя.
В различных примерах осуществления общая толщина промежуточных слоев, по настоящему изобретению, может составлять от 0,1 до 2,5 мм, от 0,2 до 2,0 мм, от 0,25 до 1,75 мм и от 0,3 до 1,5 мм. Например, толщина индивидуальных полимерных листов в многослойном промежуточном слое может быть приблизительно одинаковой, и при составлении промежуточного слоя его общая толщина находится в пределах вышеуказанного диапазона. Конечно, в других примерах осуществления толщина отдельных слоев может быть разной, но общая толщина должна быть в пределах вышеуказанного диапазона.
Параметры описанного выше полимерного листа применимы к любому слою в многослойной конструкции настоящего изобретения, которым является слой типа поливинилбутираля.
Далее будут описаны различные способы, применяемые для улучшения и/или измерения характеристик полимерных листов.
Прозрачность полимерного листа и, в частности, слоя поливинилбутираля, может быть определена измерением показателя помутнения, который является количественной оценкой света, рассеянного от направления падающего луча света при его прохождении через слой. Процент помутнения может быть измерен с помощью следующей методики. Можно использовать прибор для измерения мутности, мутномер, модель D25, выпускаемая фирмой Hunter 1977 - метод А, с использованием источника света С и угля наблюдателя 2 градуса. В различных примерах осуществления настоящего изобретения процентное помутнение составляет менее 5%, менее 3% и менее 1%.
Коэффициент пропускания видимого света может быть определен при помощи спектрофотометра UV-Vis-NIR, такого как спектрофотометр Lambda 900, выпускаемого Perkin Elmer Co., пo способам, описанным в международном стандарте ISO 9050:1990. В различных примерах осуществления пропускание света через полимерный лист настоящего изобретения составляет по меньшей мере 60%, по меньшей мере 70% или по меньшей мере 80%.
Адгезия при ударе может быть измерена согласно следующей методике, где термин «удар» упомянут в настоящем описании для количественного определения адгезии полимерного листа к стеклу; для определения адгезии при ударе используют следующую методику. Образцы двухслойного стеклянного ламината изготавливали в стандартных условиях автоклавного ламинирования. Ламинаты охлаждали приблизительно до -18°С (0°F) и били вручную молотком до раскалывания стекла. Затем удаляли все куски стекла, которые не прилипли к слою 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 слою поливинилбутираля. В частности, при стандарте ударов, равном нулю, на слое поливинилбутираля совсем не остается стекла. При стандарте ударов, равном десяти, на слое поливинилбутираля остается 100% прилипших стеклянных фрагментов. Для слоев из поливинилбутираля по настоящему изобретению значение адгезии при ударах может составлять, например, от 3 до 10.
Предел прочности полимерного листа на разрыв определяют согласно способу, описанному в стандарте JIS K6771.
Используемый в настоящем описании термин «титр» может быть определен для ацетата натрия, ацетата калия (здесь используется термин «общий щелочной титр») и солей магния в образце листа с применением следующего метода.
Чтобы определить количество смолы в каждом взвешиваемом образце листа, используют следующее уравнение, где PHR определяется как фунты на 100 фунтов (англ. pounds per hundred pounds) смолы, включая пластификатор и другие добавки к смоле в приготовленном исходном образце листа.
Контрольной массой, используемой для оценки количества исходного образца листа, является примерно 5 г смолы в образце листа, для каждого определения титра используют расчетную массу смолы в образце листа. Все процессы титрования должны быть завершены в тот же день.
Образец листа растворяют в 250 мл метанола в мерном стакане. Полное растворение образца листа может продолжаться до 8 часов. В мерном стакане подготавливают и контрольную пробу только с метанолом. Образец и контрольную пробу титруют 0.00500 нормальной HCl с использованием автоматического титратора рН, запрограммированного на остановку при рН=2.5. Регистрируют количество HCl, добавляемой к каждому образцу и контрольному раствору, чтобы получить рН=4.2.
Титр HCl определяют в соответствии со следующим уравнением:
Для определения титра соли магния используют следующую процедуру: к контрольному образцу и к каждому образцу листа добавляют от 12 до 15 млс буферного раствора с рН 10.00, полученного из 54 г хлористого аммония и 350 млс гидроокиси аммония, разведенного метанолом до одного литра, и от 12 до 15 млс индикатора Erichrome Black Т; все эти вещества уже были оттитрованы с помощью HCl, как описано выше. Затем титрующий раствор меняли на раствор ЭДТА 0.000298 г/мл, подготовленный из 0.3263 г тетранатрий этилендиамин тетрацетат дигидрата, 5 мл воды, доведя метанолом до 1 литра. Титрование ЭДТА измеряли с помощью светопропускания при 596 нм. Вначале устанавливали на 100% процент пропускания в образце или контрольном растворе до начала титрования, когда раствор имел яркий пурпурно-розовый цвет. Когда пропускание при 596 нм становилось постоянным, завершали титрование ЭДТА и раствор приобретал насыщенный цвет индиго. Регистрировали титрованный объем ЭДТА для достижения конечного цвета индиго у контрольного образца и каждого образца листа. Титр соли магния определяли по следующей формуле:
Из этого результата можно рассчитать общий щелочной титр, как 1×10-7 мол. соли ацетата на 1 г смолы, используя следующую формулу:
Общий щелочной титр = HCl титр листа-(2×общий титр соли магния)
Как описано выше, часть общего щелочного титра, присущего ацетату натрия или ацетату калия, можно определить с помощью первого определения общего щелочного титра. После определения общего щелочного титра проведение разрушающего анализа может быть проведено по методу Эмиссионной спектроскопии индуктивно связанной плазмы (ISP), при этом получена концентрация калия в ppm и концентрации натрия в ppm.
Присущий ацетату натрия щелочной титр определяли как общий щелочной титр, умноженный на отношение [ppm натрия/(ppm натрия + ppm калия)]. Щелочной тигр, присущий ацетату калия, определяли как общий щелочной титр, умноженный на отношение [ppm калия/(ppm натрия + ppm калия)].
ПРИМЕРЫ
Листы из поливинилбутираля, имеющие указанное остаточное содержание гидроксильных групп, изготавливали, варьируя количество триэтиленгликоль-ди-(2-этилгексаноата) (3ГЭГ); толщины указанных листов приведены в таблице 1. Эти листы применяли для изготовления промежуточных слоев настоящего изобретения или использовали в качестве эталонного промежуточного слоя для эталонных панелей.
Во всех листах остаточное содержание ацетатов было незначительным и составляло менее 1 мол.%.
| Таблица 1 | |||||||
| ПВБ лист № | Лист ПВБ | Остаточное содержание гидроксильн. групп | Содержание 3ГЭГ (ч./сто) | Толщина листа (мил) | Цветовая зона | Отношение градиента к прозрачной части | Прочность на разрыв, кг/см2 |
| 1 | ПВБ-1 | 18.5 | 38 | 30 | Голуб. | 0.20 | 230 |
| 2 | ПВБ-2 | 18.5 | 38 | 30 | Зелен. | 0.25 | 230 |
| 3 | ПВБ-3 | 18.5 | 38 | 13 | Голуб. | 0.40 | 230 |
| 4 | ПВБ-4 | 15.9 | 52 | 40 | Голуб. | 0.24 | 140 |
| 5 | ПВБ-5 | 16.0 | 49 | 45 | Голуб. | 0.26 | 160 |
| 6 | ПВБ-6 | 18.5 | 38 | 30 | Нет | 0 | 230 |
| 7 | ПВБ-7 | 15.9 | 52 | 30 | Нет | 0 | 140 |
| 8 | ПВБ-8 | 11.2 | 75 | 6 | Нет | 0 | <110 |
| 9 | ПВБ-9 | 10.7 | 75 | 6 | Нет | 0 | <110 |
Традиционные промежуточные слои и примеры промежуточных слоев настоящего изобретения показаны в таблице 2, где одна звездочка означает, что промежуточные слои хранили при низкой температуре, обычно 10°С, или при комнатной температуре, обычно от 20 до 23°С, а две звездочки означают, что лист является эталонным листом.
| Таблица 2 | |||||||||||
| Промеж слой № | Состав промеж. слоя с несколькими листами | Разность содержания ОН между листами 1 и 2 (%) | Содержание 3ГЭГ по составу многослойного листа | Измеренное содержание 3ГЭГ в каждом листе спустя 4 недели (ч./сто)* | Измеренная разность содержания 3ГЭГ между листами 1 и 2 (ч./сто)* | ||||||
| лист 1** | лист 2 | лист 3** | лист 1 | лист 2 | лист 3 | лист 1 | лист 2 | лист 3 | |||
| 1 (традиц) | ПВБ 1 | - | - | - | 38 | - | - | 38 | - | - | - |
| 2 (традиц) | ПВБ 2 | - | - | - | 38 | - | - | 38 | - | - | - |
| 3 (традиц) | ПВБ 1 | - | ПВБ 6 | 0 | 38 | - | 38 | 38 | - | 38 | 0 |
| 4 (традиц) | ПВБ 1 | - | ПВБ 2 | 0 | 38 | - | 38 | 38 | - | 38 | 0 |
| 5 (традиц) | ПВБ 1 | ПВБ 6 | ПВБ 1 | 0 | 38 | 38 | 38 | 38 | 38 | 38 | 0 |
| 6 | ПВБ 1 | ПВБ 7 | - | 2.6 | 38 | 52 | - | 37.8 | 52.2 | 37.8 | 14.4 |
| 7 | ПВБ 3 | ПВБ 8 | ПВБ 3 | 7.3 | 38 | 75 | 38 | 37.9 | 75.7 | 37.9 | 37.8 |
| 7 | ПВБ 3 | ПВБ 9 | ПВБ 3 | 7.8 | 36 | 75 | 36 | 35.9 | 75.4 | 35.9 | 39.5 |
| 8 | ПВБ 6 | ПВБ 4 | - | 2.6 | 38 | 52 | - | 37.8 | 52.2 | - | 14.4 |
| 9 | ПВБ 6 | ПВБ 5 | - | 2.5 | 38 | 49 | 38 | 38 | 52 | 38 | 14 |
| 9 | ПВБ 3 | ПВБ 11 | ПВБ 3 | 6.7 | 35 | 72.9 | 35 | 35.0 | 73.0 | 35.0 | 36.0 |
В таблице 3 показаны: традиционное ламинированное стекло (эталонные панели) и примеры ламинированного стекла, состоящего из промежуточных слоев с улучшенными звуковыми характеристиками по сравнению с эталонными панелями. Эталонными листами являются лист 1 и лист 3. ППЗ этих листов, приведенные в таблице 3, получены при их использовании в качестве эталонных промежуточных слоев в соответствии с типовой конструкцией ламинированного стекла. В таблице 3 одна звездочка обозначает стеклянные ламинаты, содержащие две панели симметричного листового стекла (каждое листовое стекло имеет одинаковую толщину), а ППЗ означает Потери при Прохождении звука.
| Таблица 3 | ||||||||
| Ламинат № | Структура промежуточного слоя | Общая толщина стекла (мм) * | ППЗ при эталонной частоте (дБ) | ППЗ разность между листами 1 и 2 при эталонной частоте (дБ) | ||||
| лист 1 | лист 2 | лист 3 | лист 1 | лист 2 | лист 3 | |||
| 1 | ПВБ 1 | - | - | 4.2 | 31 | - | 0 | |
| 2 | ПВБ 2 | - | - | 4.2 | 31 | - | 0 | |
| 3 | ПВБ 1 | - | ПВБ 6 | 4.2 | 31 | - | 31 | 0 |
| 4 | ПВБ 1 | - | ПВБ 2 | 4.2 | 32 | - | 32 | 0 |
| 5 | ПВБ 1 | ПВБ 6 | ПВБ 1 | 4.2 | 32 | 32 | 32 | 0 |
| 6 | ПВБ 1 | ПВБ 7 | - | 4.2 | 31 | 38 | - | 7 |
| 7 | ПВБ 3 | ПВБ 8 | ПВБ 3 | 4.2 | 32 | 40 | 32 | 8 |
| 8 | ПВБ 3 | ПВБ 9 | ПВБ 3 | 4.2 | 32 | 40 | 32 | 8 |
| 9 | ПВБ 6 | ПВБ 4 | - | 4.2 | 31 | 38 | - | 7 |
| 10 | ПВБ 6 | ПВБ 5 | - | 4.2 | 31 | 37 | - | 6 |
Влияние концентрации соли на адгезию градиентной области промежуточных слоев настоящего изобретения показано в таблице 4, где одной звездочкой обозначено, что ламинаты содержат две панели симметричного листового стекла (2.1 мм) (каждый лист стекла имеет одинаковую толщину).
| Таблица 4 | ||||||
| Ламинат №* | Общий щелочной титр промеж. слоя | Разность общего щелочного титра между прозр. и градиент. областью | Адгезия при ударе | Дельта адгезии (прозр. - градиент.) | ||
| Прозрачная область | Градиентная область | Прозрачная область | Градиентная область | |||
| 1 | 23 | 23 | 0 | 4.7 | 2.5 | 2.2 |
| 2 | 24 | 20 | 4 | 3.8 | 2.8 | 1 |
| 3 | 25 | 15 | 10 | 4.0 | 4.1 | -0.1 |
| 4 | 25 | 8 | 17 | 4.0 | 5.1 | -1.1 |
Влияние ведения эпоксидной смолы в цветовую зону на адгезию градиентной области промежуточных слоев настоящего изобретения показано в таблице 5, где одной звездочкой обозначены ламинаты, содержащие две панели симметричного листового стекла (2.1 мм), т.е. каждый лист стекла имеет одинаковую толщину; две звездочки обозначают, что титр соли магния во всех образцах одинаковый; три звездочки обозначают эпокси - 1: DER 732 и Ероху - 2: Heloxy 116.
| Таблица 5 | ||||||||
| Ламинат №* | Общ. щел. титр в прозр. и град.** | ч./сто Ероху-1 в промеж. слое*** | ч./сто Ероху-1 в промеж. слое*** | Адгезия при ударе | Дельта адгезии | |||
| прозр | град | прозр | град | прозр | градиент | прозр-град | ||
| 1 | 12 | - | - | 0 | 0 | 6.6 | 3.6 | 3 |
| 9 | 12 | - | - | 0 | 2 | 6.8 | 6.5 | 0.3 |
| 3 | 20 | 0 | 0 | - | - | 5 | 3 | 2 |
| 4 | 20 | 0 | 2 | - | - | 4.7 | 4.7 | 0 |
| 5 | 17 | 0 | 0 | - | - | 4.5 | 3 | 1.5 |
| 6 | 17 | 0 | 2 | - | - | 5 | 5 | 0 |
С помощью настоящего изобретения теперь можно создать многослойные промежуточные слои, имеющие градиентные области с цветовыми зонами и снижающие прохождения звука, легкие в обращении и при введении в многослойную конструкцию, такую как ламинированные стеклопанели для ветровых стекол и архитектурных окон.
Хотя настоящее изобретение было описано с определенными примерами осуществления, специалисты в данной области техники должны понимать, что в данном изобретении возможны 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 возможно проведение различных модификаций, не отступающих от существа настоящего изобретения. Таким образом, следует понимать, что изобретение не только не ограничено конкретными примерами осуществления, рассмотренными в настоящем описании для иллюстрации наилучшего способа осуществления настоящего изобретения, но и включает все примеры осуществления, 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, где возможно, другими диапазонами, значениями или характеристиками, указанными для других компонентов настоящего изобретения, в результате чего получают пример осуществления с конкретными значениями для каждого компонента, подобно указанному в настоящем описании. Например, может быть сформован полимерный лист, остаточное содержание ацетатов в котором, где возможно, находится в любом из диапазонов, указанных в дополнение к любым диапазонам для пластификатора, в результате чего получают различные модификации изобретения, находящиеся в пределах области применения настоящего изобретения, полное перечисление которых было бы затруднительно.
Любые цифровые значения, указанные в Реферате или Формуле изобретения, даны исключительно для иллюстрации изобретения и не ограничивают область действия изобретения каким-либо одним примером его осуществления, указанным любым конкретным значением.
Если не указано особо, рисунок показан не в масштабе.
Содержание каждой ссылки, включая журнальные статьи, патенты, заявки и книги, полностью включено в настоящее описание по ссылке.
1. Промежуточный слой из поливинилбутираля, содержащий:
отдельный лист поливинилбутираля, включающий:
первый слой из пластифицированного поливинилбутираля, имеющий первую градиентную область и первую прозрачную область;
второй слой из пластифицированного поливинилбутираля, имеющий вторую градиентную область и вторую прозрачную область;
третий слой из пластифицированного поливинилбутираля, имеющий третью градиентную область и третью прозрачную область;
при этом содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 10 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном втором слое и в котором указанный первый слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетата менее 5 мол.%;
в котором содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 10 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном третьем слое и в котором указанный третий слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетата менее 5 мол.%;
в котором по меньшей мере одна из указанной первой градиентной области, второй градиентной области и третьей градиентной области имеет цветовую зону,
и в котором указанная цветовая зона имеет общий щелочной титр, который по меньшей мере на 4 титра меньше общего щелочного титра прозрачной области слоя, в котором она образуется.
2. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная цветовая зона имеет общий щелочной титр, который по меньшей мере на 8 титров меньше общего щелочного титра прозрачной области слоя, в котором она образуется.
3. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная цветовая зона содержит эпоксидное соединение.
4. Промежуточный слой по п.4, в котором указанное эпоксидное соединение является эпоксидной смолой.
5. Промежуточный слой по п.5, в котором указанную эпоксидную смолу выбирают из группы, состоящей из эпоксид или диэпоксид полиоксипропилен гликоля.
6. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная первая градиентная область, указанная вторая градиентная область, и указанная третья градиентная область имеют соотношение высоты указанной градиентной области в том слое, в котором она образуется, к высоте прозрачной области под ним выше 0,25.
7. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная первая градиентная область, указанная вторая градиентная область и указанная третья градиентная область имеют соотношение высоты указанной градиентной области в том слое, в котором она образуется, к высоте прозрачной области под ней выше 0,4.
8. Промежуточный слой по п.1, в котором содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 15 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном первом слое, и в котором содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 15 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном третьем слое.
9. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный второй слой имеет остаточное содержание гидроксильных групп в весовом процентном отношении по меньшей мере на 2% ниже остаточного содержания гидроксильных групп в указанном первом слое.
10. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный второй слой имеет остаточное содержание гидроксильных групп в весовом процентном отношении по меньшей мере на 4% ниже остаточного содержания гидроксильных групп в указанном первом слое.
11. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный второй слой имеет остаточное содержание гидроксильных групп в весовом процентном отношении по меньшей мере на 8% ниже остаточного содержания гидроксильных групп в указанном первом слое.
12. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный полимерный слой имеет остаточное содержание гидроксильных групп в весовом процентном отношении меньше чем 17,0% и указанный первый слой имеет остаточное содержание гидроксильных групп в весовом процентном отношении меньше чем 20%.
13. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный первый слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетатных групп меньше 3 мол.%.
14. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный первый слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетатных групп меньше 1 мол.%.
15. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная цветовая зона является всей указанной градиентной областью.
16. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная цветовая зона является субфрагментом указанной градиентной области.
17. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная первая градиентная область имеет цветовую зону.
18. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная вторая градиентная область имеет цветовую зону.
19. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная первая градиентная область и указанная вторая градиентная область каждая имеют цветовую зону.
20. Многослойная панель остекления, содержащая промежуточный слой из поливинилбутираля, содержащий:
отдельный лист поливинилбутираля, включающий:
первый слой из пластифицированного поливинилбутираля, имеющий первую градиентную область и первую прозрачную область;
второй слой из пластифицированного поливинилбутираля, имеющий вторую градиентную область и вторую прозрачную область;
третий слой из пластифицированного поливинилбутираля, имеющий третью градиентную область и третью прозрачную область;
в котором содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 10 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном первом слое, и в котором указанный первый слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетата менее 5 мол.%;
при этом содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 10 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном третьем слое и в котором указанный третий слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетата менее 5 мол.%;
в котором по меньшей мере одна из указанной первой градиентной области, указанной второй градиентной области и указанной третьей градиентной области имеет цветовую зону;
и в котором указанная цветовая зона имеет общий щелочной титр, который по меньшей мере на 4 титра меньше общего щелочного титра прозрачной области слоя, в котором он формируется.
21. Способ изготовления многослойного слоя, включающего:
совместную экструзию первого расплава пластифицированного поливинилбутираля для создания первого слоя, имеющего первую градиентную область, и второго расплава пластифицированного поливинилбутираля для создания второго слоя, имеющего вторую градиентную область, и третьего расплава пластифицированного поливинилбутираля для создания третьего слоя, в котором указанный второй слой находится между указанным первым слоем и указанным третьим слоем;
в котором содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 10 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном первом слое и в котором указанный первый слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетата менее 5 мол.%;
в котором содержание пластификатора в указанном втором слое по меньшей мере на 10 ч./сто превышает количество пластификатора в указанном третьем слое, и в котором указанный третий слой и указанный второй слой каждый имеют остаточное содержание ацетата менее 5 мол.%;
в котором по меньшей мере одна из указанных первой градиентной области, второй градиентной области и третьей градиентной области имеет цветовую зону,
и в котором указанная цветовая зона имеет общий щелочной титр, который по меньшей мере на 4 титра меньше общего щелочного титра прозрачной области слоя, в котором она образуется.
22. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная третья градиентная область имеет цветовую зону.
23. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная третья градиентная область и указанная вторая градиентная область каждая имеет цветовую зону.
24. Промежуточный слой по п.1, в котором указанная первая, вторая и третья градиентные области каждая имеют цветовую зону.
