ПРОМЕЖУТОЧНЫЕ ПОЛИМЕРНЫЕ СЛОИ, ВКЛЮЧАЮЩИЕ СЛОИ, ПРЕПЯТСТВУЮЩИЕ СЛИПАНИЮ
INTERMEDIATE POLYMERIC LAYERS CONTAINING ANTI-ADHESION LAYERS

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Настоящее изобретение относится к области полимерных промежуточных слоев, применяемых в панелях из многослойного стекла, и, в частности, настоящее изобретение относится к области антиадгезивов (веществ, препятствующих слипанию), включаемых в полимерные промежуточные слои, и к способам эффективного введения указанных антиадгезивов в промежуточные слои.
Поливинилбутираль (ПВБ) традиционно применяют для изготовления полимерных листов, которые могут быть использованы в качестве промежуточных слоев в светопропускающих ламинатах, таких как безосколочное стекло или полимерные ламинаты. Безосколочным стеклом обычно называют прозрачный ламинат, включающий лист поливинилбутираля, расположенный между двумя оконными стеклами. 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. Обычно для хранения и транспортировки это полотно скатывают в рулоны. Листовое полотно также может быть нарезано на куски, которые хранят и транспортируют в виде кип.
Листы из поливинилбутираля как свернутого в рулоны, так и хранящегося в виде кип, имеют тенденцию к слипанию или «слеживаемости» при температурах ламинирования и температурах хранения и обработки, предшествующих ламинированию. Такое слипание обычно нежелательно и может приводить к повышению производственных затрат.
Традиционно, попытки усилить сопротивляемость листов, изготовленных из поливинилбутираля, слипанию включали, например, механическую обработку (например, тиснение) контактирующих друг с другом поверхностей листов, нанесение порошков, например, бикарбоната натрия, и химическую обработку листового полотна, изготовленного из поливинилбутираля. Однако такие виды обработки поверхности могут приводить к появлению нежелательных технологических или адгезионных свойств, и их выполнение может быть как сложным, так и дорогостоящим.
Другие традиционные способы предотвращения слипания включают прослаивание листового полотна из поливинилбутираля другим листовым материалом, например полиэтиленом; в ином случае, листовое полотно из поливинилбутираля хранят и транспортируют при охлаждении, например, при температурах, составляющих приблизительно от 5°С до 15°С. Однако в случае листового полотна из поливинилбутираля, содержащего высокие концентрации пластификатора, такие антиадгезионные меры не всегда приводят к желаемым результатам.
Другой способ предотвращения слипания включает введение антиадгезивов (веществ, препятствующих слипанию) непосредственно в поливинилбутираль. Однако введение таких материалов в поливинилбутираль может отрицательно сказываться на оптических свойствах получаемого ламината или адгезионных свойствах готового поливинилбутираля.
Соответственно, для усиления противодействия полимерных листов и, в частности, листов из поливинилбутираля, слипанию, при одновременном сохранении оптической чистоты готового ламинированного стекла и приемлемого уровня адгезии между получаемым листом из поливинилбутираля и стеклом, необходимо разработать улучшенные композиции и способы.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
В соответствии с настоящим изобретением неожиданно было обнаружено, что наложение дополнительного антиадгезионного (применяемый в оригинале термин "anti-blocking" в настоящем описании переведен как «антиадгезионный», "antiblocking agent" переведен как «антиадгезив», хотя речь в данном случае идет не об адгезии как таковой, а о нежелательном слипании полимерных листов, для предотвращения чего служит заявленное изобретение. - Прим. пат. повер.) полимерного листа на традиционный полимерный лист, или образование антиадгезионной области в полимерном листе позволяет изготавливать промежуточные слои, не подвергающиеся слипанию, но в то же время не имеющие нежелательных свойств, которыми часто характеризуются полимерные листы, во всем объеме которых распределены антиадгезивы.
Настоящее изобретение включает промежуточный слой, включающий: полимерную пачку, включающую первый полимерный лист; при этом указанный первый полимерный лист по существу не содержит антиадгезива; и второй полимерный лист, расположенный вплотную к указанной первой полимерной пачке; при этом указанный второй полимерный лист включает антиадгезив, а толщина указанного второго полимерного листа составляет менее 0,4 миллиметров.
Настоящее изобретение включает промежуточный слой, включающий:
полимерный лист; при этом указанный полимерный лист включает антиадгезионную область и неантиадгезионную область; при этом указанная антиадгезионная область включает антиадгезив, а толщина указанной антиадгезионной области составляет менее 0,4 миллиметров; и указанная неантиадгезионная область по существу не содержит антиадгезива.
Настоящее изобретение включает способ изготовления полимерного листа, включающий: совместную экструзию первого расплава и второго расплава с образованием указанного полимерного листа; при этом указанный полимерный лист включает антиадгезионную область, сформованную из указанного первого расплава, и область, не обладающую антиадгезионными свойствами, сформованную из указанного второго расплава; при этом толщина указанной антиадгезионной области составляет менее 0,4 миллиметров, а указанный первый расплав включает антиадгезив; и при этом указанный второй расплав по существу не содержит антиадгезива.
Настоящее изобретение включает способ изготовления промежуточного слоя, включающий: составление полимерной пачки; при этом указанная полимерная пачка включает первый полимерный лист; при этом указанный первый полимерный лист по существу не содержит антиадгезива; расположение второго полимерного листа вплотную к указанной первой полимерной пачке; при этом указанный второй полимерный лист включает антиадгезив, и толщина указанного второго полимерного листа составляет менее 0,4 миллиметров; и ламинирование указанной полимерной пачки и указанного второго полимерного листа с образованием промежуточного слоя.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
На Фиг.1 схематически представлено поперечное сечение одного из примеров реализации настоящего изобретения, включающего антиадгезионный слой.
На Фиг.2 схематически представлено поперечное сечение одного из примеров реализации настоящего изобретения, включающего два антиадгезионных слоя.
На Фиг.3 схематически представлено поперечное сечение одного из примеров реализации настоящего изобретения, включающего антиадгезионную область.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение относится к промежуточным слоям, которые могут быть использованы для изготовления конструкций из многослойного ламинированного стекла, например, используемых для остекления архитектурных проемов и изготовления автомобильных ветровых стекол. Промежуточные слои, предлагаемые согласно настоящему изобретению, включают относительно тонкий антиадгезионный полимерный лист или, в некоторых примерах реализации, антиадгезионную область внутри полимерного листа, обеспечивающую антиадгезионные свойства промежуточного слоя без добавления антиадгезива ко всему промежуточному слою.
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, с образованием промежуточного слоя 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 с образованием пачки, 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 (что описано ниже).
Второй полимерный лист 16 включает один или несколько ангиадгезивов 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. Полная толщина промежуточного слоя может составлять, например, 1,5 мм. Первый полимерный лист 14 может, например, вовсе не содержать антиадгезивов, или он может по существу не содержать антиадгезивов. В различных примерах реализации массовое содержание антиадгезива в первом полимерном листе составляет менее 10%, менее 5% или менее 1% от содержания антиадгезива во втором полимерном листе.
В конфигурации, показанной на Фиг.1, промежуточный слой, предлагаемый согласно настоящему изобретению, обеспечивает конструкцию, которая позволяет сконцентрировать антиадгезивы на внешней поверхности промежуточного слоя, вместо создания традиционной равномерной концентрации антиадгезива во всем объеме промежуточного слоя. Например, во всем объеме традиционного промежуточного слоя, составленного из единичного полимерного листа, распределены антиадгезивы. Однако, поскольку лишь молекулы антиадгезива, находящиеся на внешней поверхности листа, могут влиять на антиадгезионные свойства листа, молекулы антиадгезива, находящиеся в толще промежуточного слоя, составленного из единичного полимерного листа, не влияют на антиадгезионные свойства листа, но могут снижать оптическую прозрачность и технические характеристики листа. Путем ограничения распределения антиадгезива относительно тонким слоем, расположенным на наружной поверхности полимерной пачки, достигают максимального антиадгезионного эффекта, не ухудшая оптических свойств.
Специалисту в данной области техники должно быть понятно, что конфигурация, показанная на Фиг.1, может быть использована для обеспечения антиадгезионного эффекта, поскольку кипы и рулоны промежуточного слоя могут быть сформированы таким способом, при котором второй полимерный лист 16 всегда накладывают на внешнюю поверхность полимерной пачки 18. Однако в различных примерах реализации может возникнуть необходимость в других видах антиадгезионной защиты. 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, для простоты 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 может быть таким же, как и второй полимерный лист 16, или он может быть иным. Как указано выше, третий полимерный лист 20 может иметь тот же состав и такую же толщину, что и второй полимерный лист 16.
Хотя в любом из вышеуказанных примеров реализации полимерная пачка 18 может совсем не содержать или по существу не содержать антиадгезивов, в различных примерах реализации любой из слоев из полимерных листов, составляющих полимерную пачку 18, может включать специально добавленный в него антиадгезив, концентрация которого в указанном листе меньше, чем концентрация антиадгезивов во втором или в третьем полимерных листах 16, 20. Предполагают, что из общего количества антиадгезивов, специально введенных в один или несколько полимерных листов, составляющих полимерную пачку 18, после ламинирования промежуточного слоя некоторое количество антиадгезива 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 в полимерной пачке 18 незначительных количеств антиадгезива.
Как показано на Фиг.1 и Фиг.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:
n
(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)
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 любую подходящую полимерную пачку 18.
Кроме включения относительно тонких слоев из полимерного листа, содержащего антиадгезивы, настоящее изобретение также включает полимерные листы, содержащие внутри листа относительно тонкую антиадгезионную область, расположенную близко к внешней поверхности. Как показано на Фиг.3, может быть изготовлен полимерный лист, включающий антиадгезионную область 24, и область 22, не обладающую антиадгезионными свойствами, при этом антиадгезионная область листа содержит один или несколько антиадгезивов. Такой лист может быть изготовлен, например, совместной экструзией расплавов двух полимеров, как это раскрывается в настоящем описании. Полученный лист полимера обладает такими же антиадгезионными свойствами, что и многослойный промежуточный слой, показанный на Фиг.1, достигнутыми за счет концентрации антиадгезивов в относительно узкой области, в которой они могут эффективно действовать, предотвращая слипание.
В примере реализации, показанном на Фиг.3, антиадгезионную область 24 изготавливают так, что внутри полимерного листа моделируется отдельный слой; толщина указанной области 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 обладающей антиадгезионными свойствами, может составлять любую величину, подходящую для формирования желаемого полимерного листа нужной толщины, пригодного для соответствующего использования. Кроме того, содержание антиадгезива в области, не обладающей антиадгезионными свойствами, может быть меньше, чем его концентрация в антиадгезионной области; или область, не обладающая антиадгезионными свойствами, может вовсе не содержать антиадгезивов или может по существу не содержать антиадгезивов; при этом количество антиадгезива, которое может мигрировать в область 22, не обладающую антиадгезионными свойствами, из антиадгезионной области 24 в общем случае несущественно. В различных примерах реализации массовое содержание антиадгезива в области 22, не обладающей антиадгезионными свойствами, составляет менее 10%, менее 5% или менее 1% от содержания антиадгезива в антиадгезионной области 24.
Промежуточный слой, показанный на Фиг.3, как известно специалистам в данной области техники, может быть свернут в рулоны или уложен в кипы при пониженном слипании, и, при необходимости, такой слой применяют в качестве промежуточного слоя в панелях из многослойного стекла. В других примерах реализации полимерный лист, показанный на Фиг.3, может быть использован в качестве одного слоя в многослойном промежуточном слое. Например, между двумя полимерными листами может быть расположена полимерная пленка, антиадгезионная область при этом расположена на внешней части конструкции; таким образом образуется трехслойный промежуточный слой, включающий антиадгезионную область на каждой из внешних сторон.
В других примерах реализации настоящего изобретения, в полимерном листе формируют три отдельные области, например, совместной экструзией трех полимерных расплавов. В этих примерах реализации в полимерном листе, на той его поверхности, которая противоположна антиадгезионной области 24, показанной на Фиг.3, формируют вторую антиадгезионную область, в результате чего изготавливают единичный полимерный слой, включающий три области, расположение которых подобно конструкциям примеров реализации, показанных на Фиг.2, в которых центральная область, не обладающая антиадгезионными свойствами, расположена между двумя антиадгезионными областями. В этих примерах реализации две антиадгезионные области могут быть одинаковыми или различными - т.е. толщина и характеристики обеих областей могут совпадать с толщинами и характеристиками, рассмотренными выше для антиадгезионной области 24. В этих примерах реализации получают единичный полимерный лист, в котором антиадгезивы сконцентрированы у поверхностей листа, что обеспечивает наличие антиадгезионных свойств, но не вызывает нежелательных оптических эффектов.
В рассмотренных в настоящем описании примерах, получаемых совместной экструзией, толщина области 22, не обладающей антиадгезионными свойствами, может изменяться от относительно большой, например, 1 мм, до очень небольшой величины, например, 0,125 мм. В различных примерах реализации толщина области 22, не обладающей антиадгезионными свойствами, составляет менее 0,2 мм или 0,15 мм, и толщина одной или обеих антиадгезионных областей 24 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, включающую антиадгезивы, 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 изготовлен промежуточный слой, включающий полимерную пачку/полимерный лист, содержащий антиадгезив, показанный на Фиг.1, и полимерный лист, включающий область, содержащую антиадгезионный полимер, показанную на Фиг.3.
АНТИАДГЕЗИВЫ
Антиадгезивы, предлагаемые согласно настоящему изобретению, которые вводят в полимерные листы, включающие антиадгезив, или антиадгезионные области полимерных листов, могут представлять собой любые подходящие антиадгезивы, известные в данной области техники.
Антиадгезивы, применяемые для изготовления промежуточных слоев, предлагаемых согласно настоящему изобретению, могут быть добавлены в соответствующих количествах в расплав полимера перед формованием из полимера листов, и их массовые концентрации могут составлять до 2%, 1,5%, 1%, 0,5% или 0,1% мас. от массы расплава.
Неограничивающие примеры применяемых антиадгезивов включают амиды жирных кислот, соответствующие общей формуле
1
в которой R представляет собой антиадгезионный сегмент, включающий углеводородную цепочку, включающую приблизительно от 12 до 40 атомов углерода, и R представляет собой Н или углеводородную цепочку, включающую приблизительно от 1 до 40 атомов углерода. Такие амиды включают амид эруковой кислоты, амид бегеновой кислоты, олеиламид пальмитиновой кислоты, стеариламид эруковой кислоты, эруциламид стеариновой кислоты, гидроксиамид стеариновой кислоты, диэтаноламид олеиновой кислоты, диэтаноламид стеариновой кислоты, полиэтиленгликольолеинамид, октадеканамид (далее «амид стеариновой кислоты») и смеси указанных амидов. Предпочтительно применяют моноамиды. Особенно предпочтительными являются вторичные моноамиды. Особенно предпочтительным вторичным моноамидом является N-олеиламид пальмитиновой кислоты, включающий двойные связи и соответствующий следующей формуле
Выбор способа введения амидных антиадгезивов в полимерный лист для придания его поверхности желаемых свойств не критичен. Предпочтительно, амидный антиадгезив может быть добавлен в расплав, который затем экструдируют. Концентрация антиадгезива, добавляемого в расплав, должна быть достаточна для создания желаемых антиадгезионных характеристик, прозрачности и адгезии к стеклу. Предпочтительно, амид вводят в полимер в концентрациях приблизительно от 0,001 до 1,0% мас., более предпочтительно, приблизительно от 0,01 до 0,6% мас., и наиболее предпочтительно, приблизительно от 0,1 до 0,3% мас. Другие примеры амидов жирных кислот описаны в патенте США 6825255.
6
4
3
3
3
2
2
n
2
3
2
Неограничивающие примеры пригодных для применения антиадгезивов также включают бифункциональные присадки, модифицирующие поверхность, которые включают антиадгезионный фрагмент и совместимый фрагмент. Примеры реализации модифицирующих присадок включают алкилбензолсульфонаты (RCHSOM), алкилсульфонаты (RSOM), алкилсульфаты (ROSOM), алкилкарбоксилаты (RCOOM), полиалкоксикарбоксилаты (R(OCHCH)OCHCOOM) и алкилфосфаты (ROPOM), в которых М представляет собой водород или катион металла (например, натрия, калия, магния, кальция или подобного металла) или ион аммония, R представляет собой алкильную группу, и n - число повторений звена, превышающее 1.
Второй тип бифункциональных присадок, модифицирующих поверхность, которые могут применяться в качестве антиадгезивов, включает антиадгезионный фрагмент и совместимый фрагмент. Антиадгезионный фрагмент предпочтительно включает блок полиэтилена или углеводородной цепочки, а совместимый фрагмент предпочтительно включает блок полиалкиленгликоля.
В других примерах реализации для придания полимерному листу антиадгезионных свойств, в него добавляют фторированное соединение. В некоторых примерах реализации могут быть использованы известные в данной области техники антиадгезивы, например, описанные в следующих германских патентных документах: DE 2846837, DE 3429440, DE 10064373, в международной патентной заявке WO 03051974, японских патентных документах JP 53102380, JP 53024369, JP 58052304, JP 08188660, JP 11217245 и патенте США 6323159.
Кроме введения антиадгезивов в толщу расплава, антиадгезивы могут быть дополнительно размещены на поверхности полимерного листа при помощи различных традиционных методик, неограничивающие примеры которых включают напыление, глубокую печать, электростатические способы, погружение (окунание) и подобные способы. При нанесении покрытия напылением, антиадгезив, находящийся в жидкостном носителе, подвергают микронизации и напыляют на поверхность полимерного листа. Носитель может быть водным или изготовленным на основе растворителя (например, органических кислородсодержащих растворителей), и он может быть нанесен в виде дисперсии мелких частиц. Концентрация антиадгезива в носителе должна быть достаточной для достижения желаемых технических характеристик. В общем случае, концентрация антиадгезива в носителе составляет от 0,1 до 15% мас., более предпочтительно, от 0,5 до 10%, наиболее предпочтительно, от 1 до 5%. В одном из примеров реализации, поверхность покрывают антиадгезивом только с одной стороны. При погружных способах экструдированный лист полимера погружают в дисперсию, содержащую антиадгезив. После того как антиадгезив нанесен на полимерный лист, носитель может быть испарен, и антиадгезив остается на поверхности полимерного листа.
Кроме указанных выше индивидуальных антиадгезивов, в соответствии с настоящим изобретением могут быть использованы смеси из двух и более антиадгезивов.
ПОЛИМЕРНЫЙ ЛИСТ
В этой части описаны различные материалы, которые могут быть использованы для изготовления полимерных листов настоящего изобретения, которые показаны в виде элементов 14 и 16 на Фиг.1.
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 стекла при разрушении. Для изготовления полимерных листов чаще всего используют пластифицированный поливинилбутираль.
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, предлагаемые согласно настоящему изобретению, могут включать любой подходящий полимер, и в предпочтительном примере реализации, как указано выше, полимерный лист включает поливинилбутираль. В любой из примеров реализации, рассмотренный в настоящем описании и включающий в качестве полимерного компонента полимерного листа поливинилбутираль, включен 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 существу 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 и подобных им соединений. В различных примерах реализации полимерный лист включает пластифицированный поливинилбутираль. 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, в том случае, если это возможно, к другим полимерам и полимерным смесям, указанным в настоящем описании в качестве полезных компонентов полимерных листов.
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 (% мас.) гидроксильных групп, рассчитанных для поливинилового спирта, от 13 до 30% мас. гидроксильных групп, рассчитанных для поливинилового спирта, или от 15 до 20% мас. гидроксильных групп, рассчитанных для поливинилового спирта. Полимерный лист также может включать менее 15% мас. остаточных сложноэфирных групп, 13% мас., 11% мас., 9% мас., 7% мас., 5% мас. или менее 3% мас. 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/мол или Дальтон). Для увеличения молекулярной массы до значений, составляющих, по меньшей мере, 350 г/мол, 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.
В полимерные листы, предлагаемые 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, стабилизаторы ультрафиолета), антиоксиданты, огнезащитные добавки, поглотители ИК-излучения, сочетания вышеуказанных добавок и подобные им вещества, известные в данной области техники.
В различных примерах реализации полимерных листов, предлагаемых 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 менее 20, менее 15, менее 12 или менее 10 атомов углерода.
g
g
g
Количество пластификатора может быть выбрано так, что оно позволяет изменять температуру стеклования (T) листа, включающего поливинилбутираль. В общем случае для снижения T вводят большие количества пластификатора. Температура стеклования (T) предлагаемых согласно настоящему изобретению листов, включающих поливинилбутираль, может составлять, например, 40°C 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, применяемых 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 пластификаторы, которые можно использовать, 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 согласно настоящему изобретению 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 Encyclopedia of Polymer Science & Technology, третье издание. Vol.8, стр.381-399, B.E.Wade (2003). В другом примере реализации может быть использован водный способ, описанный в упомянутой публикации. Поливинилбутираль коммерчески доступен в различных формах; например, его поставляет фирма Solutia Inc., St. Louis, Missouri под маркой смолы Butvar™.
Полимеры, содержащие 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, поливинилбутиралю), 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, анитиадгезивов.
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.
Антиадгезивы, предлагаемые согласно настоящему изобретению, могут быть введены в полимерные листы добавлением указанных антиадгезивов к расплаву и перемешиванием расплава перед формованием из него полимерного листа. Для примеров реализации, в которых в полимерном листе формуют анитиадгезионную область, антиадгезивы могут быть добавлены в первый расплав, который экструдируют совместно со вторым расплавом, причем во второй расплав, например, антиадгезивы не добавляют. В других примерах реализации также может быть совместно экструдирован и третий расплав, включающий антиадгезив, в результате чего получают вышеописанный пример реализации, включающий три различные области. Полученные листы будут включать анитиадгезионные области и области, не обладающие анитиадгезионными свойствами, описанные выше.
ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА
Используемый в настоящем описании термин «полимерная пленка» означает относительно тонкий и жесткий слой полимера, функция которого состоит в улучшении технических 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 в настоящем изобретении, 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 технические 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, многослойное покрытие, предназначенное для отражения солнечного инфракрасного излучения, но пропускающую видимый солнечный свет. Такое многослойное покрытие известно 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 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 №0157030. Полимерные пленки, предлагаемые согласно настоящему изобретению, также могут включать твердые покрытия и/или слой, предотвращающий запотевание стекла, известные в данной области техники.
Настоящее изобретение включает способы предотвращения слипания полимерных листов и полимерных промежуточных слоев, включающие формирование любой конструкции из полимерной пачки/полимерного листа настоящего изобретения, ламинирование указанной конструкции для образования промежуточного слоя, и возможно, скатывание промежуточного слоя в рулон или укладывание его в кипу.
Настоящее изобретение также включает способы предотвращения слипания полимерных листов, включающие формирование полимерного листа, включающего любые описываемые настоящим изобретением антиадгезионные области/области, не обладающие антиадгезионными свойствами, и, возможно, скатывание полимерного листа в рулон или укладывание его в кипу.
Настоящее изобретение также распространяется на кипы или рулоны, состоящие из любых полимерных промежуточных слоев, предлагаемых согласно настоящему изобретению.
Настоящее изобретение включает многослойные панели, предназначенные для остекления, и, в частности, панели из многослойного стекла, например, безосколочного стекла, применяемого для остекления 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 в полимерном листе формируют одну или две антиадгезионные области.
Настоящее изобретение включает способы изготовления панели из многослойного стекла, включающие расположение любого промежуточного слоя, предлагаемого 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 градуса, 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 ламината 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, предлагаемых согласно 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", no 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.
-2
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 отрыва, равной 84 дюйма в минуту (3,556·10м/с). Силу слипания вычисляли в фунтах на линейный дюйм (ФЛД). В различных примерах реализации антиадгезивы настоящего изобретения вводили в полимерные листы при концентрациях, достаточных для создания силы слипания менее 2,5 фунтов на линейный дюйм (ФЛД) (44,65 кг/м), менее 2,25 ФЛД (40,18 кг/м), менее 2,0 ФЛД (35,72 кг/м), менее 1,75 ФЛД (31,25 кг/м), менее 1,5 ФЛД (26,79 кг/м), менее 1,25 ФЛД (22,32 кг/м), менее 1.0 ФЛД (17,86 кг/м), менее 0,8 ФЛД (14,29 кг/м), менее 0,6 ФЛД (10,72 кг/м), менее 0,5 ФЛД (8,93 кг/м), менее 0,4 ФЛД (7,14 кг/м), менее 0,3 ФЛД (5,36 кг/м), менее 0,2 ФЛД (3,57 кг/м) и менее 0,1 ФЛД (1,786 кг/м). На основании настоящего описания любой специалист в данной области техники сможет изменить указанные в настоящем описании условия изготовления с целью получения полимерных листов, предлагаемых согласно настоящему изобретению, с требуемой силой слипания.
Настоящее изобретение предоставляет возможность изготовления промежуточных слоев с улучшенными антиадгезионными свойствами и без ухудшения оптических свойств готового остекляющего изделия. Кроме того, распределение антиадгезивов в поверхностных слоях относительно небольшой толщины или в антиадгезиониых областях обеспечивает использование меньших количеств антиадгезивов по сравнению с традиционным использованием антиадгезивов во всем объеме при достижении того же эффекта.
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, чертежи показаны не в масштабе.
Содержание каждой ссылки, включая журнальные статьи, патенты, заявки и книги, полностью включено в настоящее описание по ссылке.