Промежуточные слои, содержащие стабилизированные агенты, поглощающие инфракрасное излучение
Изобретение относится к полимерным листам и многослойным панелям для остекления, включающим агенты, поглощающие инфракрасное излучение. Промежуточный слой многослойного остекления выполнен из поливинилбутираля и включает агенты, селективно поглощающие инфракрасное излучение. Промежуточный слой включает гексаборид лантана в количестве от 0, 005 до 0,1% от массы листа поливинилбутираля, который эффективно поглощает ИК излучение при 1000 нм. Также в промежуточном слое содержится эпоксидный агент, выбранный из группы, состоящей из диэпоксидов поли(оксипропилен)гликоля, 2-этилгексилглицидилового эфира, эпихлоргидрина и полипропиленгликоля, в количестве от 0,1 до 10,0% от массы листа поливинилбутираля. Промежуточный слой обладает превосходными характеристиками селективного снижения пропускания ИК-излучения, которые не ухудшаются из-за воздействия окружающей среды. 3 з.п. ф-лы, 3 ил., 1 табл.
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ
Настоящее изобретение относится к области полимерных листов и многослойных стеклянных панелей, содержащих агенты, поглощающие инфракрасное излучение, и, более конкретно, настоящее изобретение относится к области полимерных листов и многослойных стеклянных панелей, содержащих агенты, поглощающие инфракрасное излучение, которые селективно поглощают инфракрасное излучение.
ПРЕДПОСЫЛКИ СОЗДАНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Поливинилбутираль (ПВБ) обычно применяют в производстве полимерных листов, которые могут быть использованы в качестве промежуточных слоев в пропускающих свет слоистых материалах, таких как безосколочное стекло или полимерные слоистые материалы. Безосколочное стекло часто относят к прозрачным многослойным материалам, содержащим слой поливинилбутираля между двумя слоями стекла. Безосколочное стекло часто используют для обеспечения прозрачного барьера в окнах для строительства и автомобилей. Его основной функцией является поглощение энергии, такой как энергия, создаваемая при выбивании из объекта, без допускаемого пробивания через окно или разбрасывания осколков стекла, что снижает до минимума повреждение или ущерб объектов или людей, находящихся на этом участке. Безосколочное стекло можно использовать и для обеспечения других благоприятных воздействий, таких как ослабление акустического шума, снижение пропускания УФ и/или ИК света и/или улучшение внешнего вида и эстетичности оконных проемов.
Во многих случаях желательно использовать безосколочное стекло, которое не только имеет надлежащие эксплуатационные физические характеристики для определенной области применения, но и обладает такими параметрами светопропускания, которые особенно подходят целевому назначению продукта. Например, часто желательно ограничить пропускание инфракрасного излучения через многослойное безосколочное стекло для улучшения тепловых свойств.
Способность снижать пропускание инфракрасного (ИК) излучения и особенно - длинноволновой ИК области излучения, может быть особенно желательным качеством многослойных стеклянных панелей и, в частности, безосколочного стекла, применяемого в автомобилестроении и в строительстве. Снижение пропускания ИК излучения может привести к снижению тепла, созданного таким излучением в замкнутом пространстве.
Существует много примеров составов и способов снижения пропускания ИК излучения через многослойные стеклянные панели. К ним относится и применение агентов, которые селективно поглощают излучение в ИК диапазоне. Одним из известных эффективных агентов является гексаборид лантана (LaB6). Будучи отличным селективным поглотителем длинноволнового ИК излучения, гексаборид лантана подвержен молекулярному распаду вследствие обычных условий воздействия внешней среды в промежуточных слоях, что снижает способность промежуточных слоев к поглощению ИК излучения. Для улучшения характеристик многослойных стеклянных панелей, содержащих агенты, поглощающие ИК излучение, необходимо улучшение составов и способов, в частности необходимы многослойные панели для остекления, содержащие гексаборид лантана, что обеспечивает стабильность без отрицательного воздействия на оптические свойства.
КРАТКОЕ ИЗЛОЖЕНИЕ СУЩНОСТИ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Настоящее изобретение включает промежуточные слои и многослойные стеклянные панели, где промежуточные слои содержат гексаборид лантана и эпоксидный агент. Добавление эпоксидного агента неожиданно обеспечивает эффект стабилизации для гексаборида лантана, применяемого для изготовления промежуточных слоев, которые поглощают ИК излучение и обладают стойкостью к ухудшению качества вследствие влияния окружающей среды.
КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ
Фиг.1 - график, показывающий изменение процента пропускания света при 1,000 нм у шести образцов многослойных стекол, с течением времени при 50°С и относительной влажности 95%.
Фиг.2 - график, показывающий соотношение и изменение во времени значений процента пропускания света для 1,000 нм у шести образцов многослойных стекол с краю и в центре образца, при 50°С и относительной влажности 95%.
Фиг.3 - график, показывающий спектральные кривые для двух образцов многослойных стекол в два момента времени, пропускание света измерялось у края многослойного стекла при 50°С и относительной влажности 95%.
ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ
Настоящее изобретение включает агенты, поглощающие ИК излучение, и их использование в промежуточных слоях и многослойных стеклянных панелях, содержащих такие промежуточные слои. Применяемый здесь термин "промежуточный слой многослойного стекла" означает промежуточный слой, который может быть использован в остеклении, имеющем более одного слоя, например два оконных стекла с промежуточным слоем между ними. Промежуточные слои могут состоять из одиночного полимерного слоя или сочетания нескольких слоев. Стеклянные панели могут быть использованы, например, для ветровых стекол автомобилей и в строительстве. В соответствии с описываемым гексаборид лантана и эпоксидный агент вводят в листы полимера или на них, а эти листы используют в качестве промежуточных слоев или каких-то слоев внутри промежуточных слоев для многослойных панелей для остекления. Как будет подробно описано ниже, полимерные слои настоящего изобретения могут содержать любой подходящий полимер, и, в предпочтительном варианте, полимерные листы содержат поливинилбутираль. Предшествующие попытки снижения ИК излучения включали использование различных слоев, отражающих ИК излучение (см., например, Патенты США 6,391,400, 5,245,468 и 2002/0150744), или с помощью различных агентов, поглощающих ИК излучение, которые распределены на полимерных слоях или внутри них (см., например, Патенты США 6,737,159, 6,506,487, 6,620,872, 6,673,456, 2002/0054993, 2003/0094600, 2003/0122114, 2003/0054160 и международную заявку WO 02/077081). Однако использование отдельных слоев, отражающих ИК излучение, требует дополнительных малоэффективных и поглощающих время стадий обработки, а применение агентов, поглощающих ИК излучение, может создать трудности, среди которых можно назвать постепенный распад таких агентов вследствие условий окружающей среды, таких как, например, высокая влажность или кислая среда.
Настоящее изобретение включает промежуточные слои, содержащие гексаборид лантана и эпоксидный агент. Как будет подробно описано ниже, можно использовать любой подходящий гексаборид лантана и эпоксидный агент.
Гексаборид лантана и эпоксидные агенты по настоящему изобретению могут быть нанесены или введены в один или более слоев промежуточного слоя. В различных примерах осуществления гексаборид лантана и эпоксидные агенты могут быть распределены на поверхности или внутри полимерного слоя, который вводят как промежуточный слой. В этих примерах осуществления промежуточный слой может содержать только одиночный полимерный лист или может быть промежуточным слоем многослойной системы, содержащей лист полимера. Известны примеры осуществления, в которых промежуточные слои многослойной системы включают, например и не ограничиваясь этим, промежуточные слои, имеющие два или более полимерных листа, в виде многослойной системы, образующие одиночный промежуточный слой, и промежуточные слои, имеющие один или более листов полимера в многослойной системе с одной или более полимерными пленками, которые подробно будут описаны ниже. В любом из этих примеров гексаборид лантана и эпоксидный агент распределяют на одном или нескольких слоях или внутри них, включая полимерные листы и полимерные пленки и то, что различные слои могут быть одинаковыми или разными.
Примером составления промежуточного слоя многослойной системы может быть следующий:
(полимерный лист)n,
(полимерный лист/полимерная пленка/полимерный лист)p,
где n может принимать значения от 1 до 10 и в разных примерах осуществления менее 5;
p может принимать значения от 1 до 5 и в разных примерах осуществления менее 3.
Промежуточные слои настоящего изобретения могут быть введены в многослойные стеклянные панели, и, в разных примерах осуществления, их вводят между двумя слоями стекла. Такие конструкции, среди прочего, могут быть использованы в автомобильных ветровых стеклах и в строительном стекле.
В тех примерах осуществления, когда промежуточный слой располагают между двумя слоями стекла, промежуточные слои настоящего изобретения, содержащие гексаборид лантана и эпоксидные агенты настоящего изобретения, особенно полезны там, где край многослойной стеклянной панели подвергается воздействию окружающей среды, например в ветровых и боковых стеклах автомобилей.
В других примерах осуществления настоящего изобретения промежуточные слои, содержащие агенты, поглощающие ИК излучение, используют в двухслойной системе - «бислое». Применяемый здесь термин бислой - это многослойная конструкция, имеющая жесткую основу (подложку), такую как стекло или акрил, с нанесенным промежуточным слоем. Типичным бислоем двухслойной конструкции является: (стекло)//(полимерный лист)//(полимерная пленка). Агенты, поглощающие ИК излучение, по настоящему изобретению особенно полезны для бислоя, так как обычно подвергающаяся воздействию полимерная пленка [находящаяся в наружном слое] допускает прохождение влаги через полимерную пленку и в полимерный лист.
Описываемая двухслойная конструкция включает, среди прочих, например, такие варианты:
(стекло)//((полимерный лист)h//(полимерная пленка))g,
(стекло)//(полимерный лист)h//(полимерная пленка),
где
h может быть от 1 до 10 и в разных примерах осуществления менее 3,
g может быть от 1 до 5 и в разных примерах осуществления менее 3.
В другом примере осуществления промежуточные слои, как уже описано, могут быть добавлены на одну сторону многослойной панели остекления, чтобы действовать в качестве экрана от осколков, например и не ограничиваясь этим:
(многослойная стеклянная панель)//((лист полимера)h//(полимерная пленка))g,
(многослойная стеклянная панель)//(лист полимера)h//(полимерная пленка),
где: h может быть от 1 до 10 и в разных примерах осуществления менее 3;
g - от 1 до 5 и в разных примерах осуществления менее 3.
Помимо гексаборида лантана и эпоксидных агентов по настоящему изобретению в промежуточные слои настоящего изобретения могут быть введены обычные агенты, поглощающие ИК излучение, или слои, отражающие ИК излучение.
В различных примерах осуществления было использовано солнцезащитное стекло для одной или более многослойных стеклянных панелей настоящего изобретения. Солнцезащитным стеклом может быть любое обычное стекло, в составе которого одна или более добавок, улучшающих оптические свойства стекла, и, в частности, состав солнцезащитного стекла обычно должны обеспечивать снижение или исключение прохождения излучения с нежелательной длиной волны, такого как длинноволновое ИК излучение и ультрафиолет. Солнцезащитное стекло может быть и окрашенным, что для некоторых областей применения приводит к желаемому снижению прохождения видимого света. Примерами солнцезащитного стекла, которое пригодно в настоящем изобретении, является стекло бронзового и серого цветов, стекло с низкой пропускающей способностью Е и известные солнцезащитные стеклянные панели, такие как описанные в патентах США 6,737,159 и 6,620,872. Как будет описано ниже, можно использовать жесткую основу, отличную от стекла.
В различных примерах осуществления настоящего изобретения гексаборид лантана и эпоксидные агенты настоящего изобретения распределяются (диспергируются) по листу полимера или внутри него и/или полимерной пленки. Концентрации гексаборида лантана и эпоксидных агентов, а также соотношение между ними могут быть установлены в соответствии с потребностями определенной области применения. Обычно содержание гексаборида лантана выбирается достаточным для придания листу желаемого поглощения ИК излучения, а эпоксидные агенты включают в количестве, достаточном для обеспечения желаемой стабильности, в зависимости от области применения.
В различных примерах осуществления лист полимера настоящего изобретения, содержащий гексаборид лантана и эпоксидный агент, поглощает минимум 5%, минимум 15%, минимум 25%, минимум 50%, минимум 75% или минимум 90% ИК излучения между 700 нм и 2000 нм, при пропускании минимум 60%, минимум 70%, минимум 80%, минимум 90% или минимум 95% видимого света.
ГЕКСАБОРИД ЛАНТАНА
Хорошо известно получение гексаборида лантана и его введение в полимерную основу или на нее (см., например, патенты США 6,620,872 и 6, 911,254). Гексаборид лантана имеется в виде, например, дисперсии твердых частиц в жидкости, с цирконием и диспергаторами, включенными в состав в соответствии с требованиями. Гексаборид лантана может быть введен в лист полимера настоящего изобретения в любом подходящем количестве, и обычно его вводят в количестве, достаточном для обеспечения желаемого поглощения длинноволнового ИК излучения, но без существенного влияния на оптические характеристики. В различных примерах осуществления гексаборид лантана вводят в листы полимера в количестве от 0.005 до 0.1% мас., от 0.01 до 0.05% мас. или от 0.01 до 0.04% мас. В тех примерах осуществления, где используются другие поглотители ИК излучения, количество гексаборида лантана может быть соответствующе снижено. Примеры других пригодных поглотителей ИК излучения включают, среди прочих, окись индия и олова, а также окись олова с присадками.
Гексаборид лантана может быть введен в полимерные листы и, конкретно, в листы поливинилбутираля, например, с помощью перемешивания расплава гексаборида лантана с расплавом, содержащим поливинилбутираль, пластификатор и, по выбору, другие добавки. Гексаборид лантана может быть также введен в лист полимера, который уже был отформован с использованием, среди прочего, например, способа распыления или погружения. Гексаборид лантана, пригодный для настоящего изобретения, может иметь наноразмеры основных частиц, например, менее 250 нм, менее 200 нм, менее 150 нм или менее 100 нм.
ЭПОКСИДНЫЕ АГЕНТЫ
В настоящем изобретении может быть использован любой пригодный эпоксидный агент из известных (см., например, патент США 5,529,848 и 5,529,849). В различных примерах осуществления пригодные эпоксидные составы, которые описаны далее, выбирают из (а) эпоксидных смол, содержащих, в основном, мономерный диглицидиловый эфир бисфенола-А; (b) эпоксидных смол, содержащих, в основном, мономерный диглицидиловый эфир бисфенола-F; (с) эпоксидных смол, содержащих, в основном, гидрированный диглицидиловый эфир бисфенола-А; (d) полиэпоксидированных фенольных новолаков; (е) диэпоксидов полигликолей, альтернативно известных как простой полиэфир с концевыми эпоксигруппами ; и (f) смеси любой из вышеупомянутых эпоксидных смол от (а) до (е) (см. издание «Encyclopedia of Polymer Science and Technology», том 6, 1967, Interscience Publishers, NY, стр.209-271).
Пригодным производимым промышленностью диглицидиловым эфиром бисфенола А класса (а) является DER 331 от компании Dow Chemical. Диглицидиловым эфиром бисфенола-F эпокси класса (b) является смола марки EPON DPL-862, а гидрированным диглицидиловым эфиром бисфенола-А эпокси класса (с) является смола EPONEX 1510, обе производятся компанией Shell Chemical. Полиэпоксидированный фенолформальдегидный новолак класса (d) производится Dow Chemical под маркой DEN 431. Диэпоксидный гликоль поли(оксипропилена) класса (е) производится компанией Dow Chemical под названием DER 732.
Другие примеры пригодных эпоксидных агентов включают составы 3,4-эпоксициклогексан карбоксилата, описанные в патенте США 3,723,320. Пригодны и такие диэпоксидные соединения, как изложенные в патенте США 4,206,067, которые содержат две соединенные группы циклогексана, с каждой из которых соединена эпоксидная группа. Такие диэпоксидные соединения соответствуют формуле:
где R3 - органическая группа, содержащая от 1 до 10 атомов углерода, от 0 до 6 атомов кислорода и от 0 до 6 атомов азота; от R4 до R9 независимо выбирают из водородных и алифатических групп, содержащих от 1 до 5 атомов углерода. Примеры диэпоксидных соединений включают 3,4-эпоксициклогексилметил-3,4-эпоксициклогексан, до (3,4-эпокси-6-метилциклогексилметил адипат) и 2-(3,4-эпоксициклогексил)-5,5-спиро(3,4-эпокси) циклогексан-м-диоксан.
Подходящим эпоксисоединением является и 2-этилгексил глицидиловый эфир (производится фирмой Resolution Products, Houston, штат Texas, под маркой Heloxy Modifier 116). Другие подходящие эпоксисоединения включают диэпоксиды поли(оксипропилен) гликоля, 2-этилгексил глицидиловый эфир и диэпоксидные продукты эпихлоргидрина и полипропиленгликоля.
Могут быть использованы и смеси эпоксидных агентов. Эпоксидные агенты можно вводить в любом подходящем количестве, при условии что тип эпоксидного агента или агентов, состав листа полимера и количество гексаборида лантана подпадают в заданные пределы.
В различных примерах осуществления эпоксидные агенты вводят в количестве от 0.1 до 10.0, от 0.1 до 5.0, от 0.5 до 4.0 или от 1.0 до 3.5 % мас. полимерного листа. Эти значения могут сочетаться с приведенными выше значениями для гексаборида лантана в любой комбинации.
ПОЛИМЕРНАЯ ПЛЕНКА
Применяемый здесь термин «полимерная пленка» означает относительно тонкий и жесткий полимерный слой, который действует как слой, улучшающий эксплуатационные качества. Полимерные пленки отличаются от полимерных листов. Рассматриваемые здесь полимерные пленки отличаются от полимерных листов тем, что сами по себе полимерные пленки не обеспечивают необходимого сопротивления удару и удерживанию фрагментов стекла у многослойной структуры для остекления, а скорее обеспечивают улучшение эксплуатационных качеств, таких как поглощение ИК излучения. Чаще всего в качестве полимерной пленки используют полиэтилентерефталат.
В различных примерах осуществления толщина слоя полимерной пленки составляет от 0.013 мм до 0.20 мм, предпочтительно от 0.025 мм до 0.1 мм или от 0.04 до 0.06 мм. Поверхность слоя полимерной пленки может быть факультативно обработана или снабжена покрытием для улучшения одного или нескольких свойств, таких как адгезия или отражение ИК излучения. Эти слои, обеспечивающие дополнительные функциональные свойства, включают, например, многослойный пакет для отражения ИК солнечного излучения и прохождения видимого света под действием солнечного света. Этот многослойный пакет известен (см., например, WO 88/01230 и патент США 4,799,745) и может содержать, например, слои металлов толщиной в один или несколько ангстрем и один или более (например, два) последовательно осажденных, оптически взаимодействующих слоев диэлектрика. Как известно также (см., например, патенты США 4,017,661 и 4,786,783), слой(и) металлов могут быть факультативно нагреты пропусканием электрического тока для размораживания или предотвращения запотевания любых соединенных слоев стекла.
Дополнительный тип полимерной пленки, который может быть использован по настоящему изобретению, описан в патенте США 6,797,396 и содержит большое количество неметаллических слоев, которые отражают ИК излучение, не создавая помех, вызываемых металлическими слоями.
В некоторых примерах осуществления слой полимерной пленки оптически прозрачен (т.е. можно видеть предметы, смежные со стороной слоя, наблюдая через слой с другой стороны) и обычно имеет повышенный, а в некоторых примерах осуществления значительно повышенный модуль напряжения при растяжении, независимо от состава, по сравнением со значением этого показателя у любого полимерного листа, на который эта пленка накладывается. В некоторых примерах осуществления слой полимерной пленки включает термопластичный материал. Среди термопластичных материалов, обладающих подходящими свойствами, можно назвать найлоны, полиуретаны, акрилаты, поликарбонаты, полиолефины, такие как полипропилен, ацетаты и триацетаты целлюлозы, полимеры и сополимеры винилхлорида и т.п. В некоторых примерах осуществления слой полимерной пленки содержит такие материалы, как повторно ориентированные термопластичные пленки, имеющие указанные свойства, включающие полиэфиры, например поли(этилентерефталат) и поли/(этилентерефталат) гликоль (ПЭТГ). В некоторых примерах осуществления используется полиэтилентерефталат; в некоторых примерах осуществления полиэтилентерефталат подвергают двухосной ориентации для улучшения прочности и термостабилизируют для обеспечения низкой усадки при воздействии повышенных температур (например, усадка в обоих направлениях менее 2% после 30 мин при 150°С).
Различные покрытия и способы обработки поверхности полиэтилентерефталатной пленки, которые можно использовать по настоящему изобретению, описаны в опубликованной Заявке на Европейский патент No. 0157030. Полимерные пленки по настоящему изобретению могут также включать известное твердое покрытие и/или слой, предотвращающий запотевание, что известно из уровня техники.
ПОЛИМЕРНЫЙ ЛИСТ
В следующем разделе описываются некоторые материалы, такие как поливинилбутираль, которые можно использовать для формования полимерного листа по настоящему изобретению.
Используемый в настоящем описании термин «полимерный лист» означает любую термопластическую полимерную композицию, сформованную любым подходящим способом в виде тонкого слоя, который сам по себе или в виде пачек, содержащих более одного слоя, пригоден для использования в ламинированных панелях для остекления в качестве промежуточного слоя, обеспечивающего достаточное сопротивление проникновению и удержание стекол при разрушении. Для изготовления полимерных листов чаще всего используют пластифицированный поливинилбутираль.
Используемый в настоящем описании термин «смола» относится к полимерному компоненту (например, изготовленному из поливинилбутираля), который извлекают из смеси, полученной при кислотном катализе и последующей нейтрализации полимерных предшественников. Кроме полимера, например поливинилбутираля, смола обычно содержит и другие компоненты, например ацетаты, соли и спирты. Используемый в настоящем описании термин «расплав» относится к расплавленной смеси смолы и пластификатора и, возможно, других добавок, например добавок, улучшающих эксплуатационные характеристики. Применяемый в настоящем описании «расплав» относится к расплавленной смеси смолы с пластификатором и возможно также и с другими добавками.
Полимерные листы по настоящему изобретению могут содержать любой подходящий полимер, и в предпочтительном примере осуществления, как указано выше, полимерный лист содержит поливинилбутираль. В приведенных здесь примерах осуществления настоящего изобретения, которые включают поливинилбутираль в качестве полимерного компонента листа полимера, присутствует другой пример, где полимерный компонент состоит из поливинилбутираля или в основном состоит из него. В этих примерах осуществления можно использовать любые варианты добавок, включая описанные здесь пластификаторы, с полимерным листом, в котором полимер состоит из поливинилбутираля или главным образом из него.
В одном примере осуществления полимерный лист содержит полимер на основе частично ацеталированного поливинилового спирта(ов). В другом примере осуществления полимерный лист содержит полимер, выбранный из группы, содержащей поливинилбутираль, полиуретан, поли(винилхлорид), поли(этиленвинилацетат), их сочетания и т.п. В других примерах осуществления полимерный лист содержит поливинилбутираль и один или более других полимеров. Можно использовать и другие полимеры, имеющие подходящую температуру стеклования. В любом разделе данного описания, где приведены предпочтительные диапазоны, значения и/или способы конкретно для поливинилбутираля (например и не ограничиваясь этим), для пластификаторов, процентного содержания компонентов, толщины и добавок, улучшающих характеристики, эти диапазоны могут применяться и для других полимеров и их смесей, описанных здесь как компоненты, пригодные для полимерных листов.
Для примеров осуществления, содержащих поливинилбутираль, поливинилбутираль может быть получен известным процессом ацеталирования, как известно специалистам (см., например, патенты США 2,282,057 и 2,282,026). В одном примере осуществления может быть использован способ растворения, описанный для полимеров винилацетата в Encyclopedia of Polymer Science & Technology, 3-е издание, том 8, стр.381-399, автором В.Е.Wade (2003). В другом примере осуществления можно использовать водный способ, описанный в названном источнике. Поливинилбутираль имеется в промышленности в разных видах и производится, например, фирмой Солютиа Инк.., Сент Луис, штат Миссури под маркой смолы Butvar™.
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 полимерных листах настоящего изобретения могут быть использованы различные агенты регулирования адгезии, включая ацетат натрия, ацетат калия и соли магния. Соли магния, которые могут быть использованы в примерах осуществления настоящего изобретения, включают, но не ограничиваются этим, те соли, которые описаны в патенте США 5,728,472, такие как салицилат магния, никотинат магния, ди-(2-аминобензоат) магния, ди-(3-гидрокси-2-нафтоат) магния и бис(2-этил бутират) магния (публикация в Chemical Abstracts №79992-76-0). В различных примерах осуществления настоящего изобретения солью магния является бис(2-этилбутират) магния. Вследствие тенденции эпоксидных агентов повышать адгезионную способность полимерного листа обычно в промежуточных слоях настоящего изобретения используют довольно высокие количества агентов, регулирующих адгезию.
В полимерный лист могут быть введены другие добавки для улучшения его эксплуатационных качеств в конечном продукте. Такие добавки включают, но не ограничиваются этим, красители, пигменты, стабилизаторы (например, стабилизатор ультрафиолетового излучения), антиоксиданты, антиадгезивы, дополнительные поглотители ИК излучения, антипирены, сочетания указанных добавок и подобные известные добавки.
В различных примерах реализации полимерных листов согласно настоящему изобретению полимерный лист может включать от 20 до 60, от 25 до 60, от 20 до 80 или от 10 до 70 частей пластификатора на 100 частей смолы (части на сто). Разумеется, это количество может изменяться в зависимости от предполагаемого применения изделия. В некоторых примерах реализации углеводородная часть пластификатора содержит менее 20, менее 15, менее 12 или менее 10 атомов углерода.
Количество пластификатора может быть выбрано так, что оно позволяет изменять температуру стеклования (Tg) листа, включающего поливинилбутираль. В общем случае, для снижения Tg вводят большие количества пластификатора. Температура стеклования (Tg) листов, включающих поливинилбутираль, согласно настоящему изобретению может составлять, например, 40°С или менее, 35°С или менее, 30°С или менее, 25°С или менее, 20°С или менее и 15°С или менее.
Для изготовления полимерных листов согласно настоящему изобретению в полимерные смолы могут быть добавлены любые подходящие пластификаторы. Пластификаторы, применяемые в полимерных листах согласно настоящему изобретению, могут включать сложные эфиры многоосновных кислот или многоосновных спиртов, а также другие соединения. Подходящие пластификаторы включают, например, ди-(2-этилбутират) триэтиленгликоля, ди-(2-этилгексаноат) триэтиленгликоля, дигептаноат триэтиленгликоля, дигептаноат тетраэтиленгликоля, дигексиладипат, диоктиладипат, гексилциклогексиладипат, смеси гептил- и нониладипатов, диизонониладипат, гептилнониладипат, дибутилсебакат, полимерные пластификаторы, например модифицированные маслом себациловые алкиды, и смеси фосфатов и адипатов, например, описанные в патенте США 3841890, и адипаты, например, описанные в патенте США №4144217, а также смеси и сочетания вышеуказанных соединений. Другие возможно используемые пластификаторы представляют собой смешанные адипаты, приготовленные из спиртов с алкильным радикалом, содержащим от 4 до 9 атомов углерода, и из спиртов с циклоалкильным радикалом, содержащим от 4 до 10 атомов углерода, например, описанные в патенте США 5013779, и эфиры адипиновой кислоты, содержащие от 6 до 8 атомов углерода в спиртовом остатке, например гексиладипат. В некоторых примерах реализации пластификатор представляет собой дигексиладипат и/или ди-(2-этилгексаноат) триэтиленгликоля.
Полимер поливинилбутираль, пластификатор и любые добавки могут быть подвергнуты термопереработке и отформованы в лист известными способами.
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. В различных примерах осуществления полимерные листы могут иметь толщину, например, 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.
Для каждого описанного выше примера осуществления, включающего слой стекла, существует другой пример осуществления, где вместо стекла используют, где это возможно, материал, тип которого отличается от стекла. Примеры таких слоев включают жесткие пластики, имеющие высокую температуру стеклования, например выше 60°С или 70°С, например поликарбонаты и полиалкил метакрилаты, а конкретно - те, которые имеют от 1 до 3 атомов углерода в алкильном компоненте.
Настоящее изобретение включает и пачки или рулоны любых полимерных листов и промежуточные слои по настоящему изобретению, описываемые здесь в любом сочетании. Настоящее изобретение включает также ветровые стекла, окна и другие конечные продукты из стекла, содержащие любые промежуточные слои по настоящему изобретению.
Настоящее изобретение включает способы производства промежуточных слоев и стеклянных панелей, заключающиеся в формовании промежуточного слоя или стеклянной панели по настоящему изобретению с использованием любых описанных здесь полимерных листов по настоящему изобретению.
Объем настоящего изобретения охватывает и способы снижения пропускания ИК и/или длинноволнового ИК излучения через проем, содержащие операцию размещения в указанном проеме любой конструкции полимерного листа по настоящему изобретению, например ветрового стекла или стеклянной панели.
Настоящее изобретение включает и способ производства полимерного листа, включающий смешивание эпоксидного агента и гексаборида лантана в расплаве любого из описанных здесь полимеров и последующее формование полимерного листа. Теперь будут описаны различные характеристики и способы измерения полимерных листов и/или многослойного стекла для использования по настоящему изобретению.
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 D1003-61 (повторно утвержден 1977) Процедура А, с использованием источника света С и угла для наблюдателя, равного 2 градусам, может быть использован прибор, измеряющий степень помутнения, нефелометр (мутномер), модель D25, поставляемый Hunter Associates (Reston, VA). В различных примерах реализации настоящего изобретения процентное помутнение составляет менее 5%, менее 3% и менее 1%.
Адгезия при ударах (pummel adhesion) может быть измерена в соответствии со следующей методикой, и, там где термин «удары» (pummel) упомянут в настоящем описании для характеристики адгезии полимерного листа к стеклу, для определения этого показателя 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 ламинированного стекла по настоящему изобретению значение адгезии при ударах составляет по меньшей мере 3, по меньшей мере 5, по меньшей мере 8, по меньшей мере 9 или 10. Адгезия при ударах для других примеров реализации составляла от 8 до 10 включительно.
«Показатель желтизны» полимерного листа может быть измерен в соответствии со следующей методикой: изготавливали прозрачные спрессованные диски из полимерного листа толщиной 1 см, имеющие по существу плоские и параллельные друг другу гладкие полимерные поверхности. Показатель желтизны измеряли в соответствии со стандартом ASTM, способ D 1925, "Standard Test Method for Yellowness Index of Plastics" - (Стандартный способ измерения показателя желтизны пластмасс), по спектрофотометрическому пропусканию света в видимом спектре. Значения нормировали на толщину 1 см, используя измеренную толщину образцов.
Применяемый здесь термин «средний размер частиц» рассчитывают с помощью непосредственного измерения большого количества изображений дисперсных частиц в электронном микроскопе.
ПРИМЕРЫ
Пример 1
Отформовано шесть полимерных листов, состав которых показан ниже в таблице (все показанные числа даны в мас. процентах). Гексаборид лантана на основе дисперсии KHV-11 имеет низкую концентрацию довольно больших частиц (около 200 нм), что вызывает рассеяние видимого света. Для снижения рассеяния видимого света используются частицы гексаборида лантана уменьшенного размера в дисперсии KHDV-05A. Однако эти меньшие частицы более склонны к гидролизу, нежели более крупные частицы в KHV-11.
Добавки предварительно перемешаны с порошком смолы поливинилбутираля и смешаны во время экструзии листа в одношнековом экструдере. С использованием щелевой головки экструдируют лист толщиной 0.76 мм.
| Ссылка | Гексаборид | DER 732 | Лимонная | ЭДТК | Гексаборид |
| лантана | эпоксидная | кислота | лантана | ||
| (KHDV-05A) | смола | (KHV-11) | |||
| 1 | 0.04 | - | - | - | - |
| 2 | 0.04 | - | - | 0.057 | - |
| 3 | 0.04 | 1.8 | - | - | - |
| 4 | 0.04 | - | 0.038 | - | - |
| 5 | - | - | - | - | 0.04 |
| 6 | - | - | - | - | - |
| (контрольный 1 | - | - | - | - | - |
Шесть полимерных листов были ламинированы между двумя листами стекла толщиной 2,3 мм. Для шести полученных многослойных ламинированных стеклянных панелей было измерено пропускание света при 1,000 нм на краю панели. Результаты были записаны, а затем эти шесть панелей помещали в среду при 50°С и относительной влажности 95%.
Дальнейшее испытание на пропускание света при 1,000 нм по краю панелей проводилось через девять недель. Результаты показаны на фиг.1.
Эти шесть многослойных ламинатов испытывались спустя шесть недель на определение пропускания [света] при 1,000 нм по центру панелей, где согласно ожиданиям проникновение влаги значительно меньше.
Соотношение пропускания света при 1,000 нм по краям каждой панели к значениям по центру тех же панелей в течение четырехнедельного периода времени показано на фиг.2.
На фиг.3 приведен график, где показаны значения пропускания света многослойных стеклянных панелей в начале, через четыре и через девять недель, графики обозначены цифрами от 1 до 3.
На основании настоящего изобретения можно получить промежуточные слои, например из листа поливинилбутираля и других полимерных листов, с превосходными характеристиками селективного снижения пропускания ИК излучения, которые не ухудшаются из-за воздействия окружающей среды.
Хотя изобретение описывается со ссылками на типичные примеры осуществления, необходимо понимать, что возможны различные изменения и эквивалентные замещения элементов без отступления от объема изобретения. Кроме того, может быть осуществлено много модификаций для приспособления к конкретной ситуации или материалу по идее изобретения без отступления от его существа. Поэтому подразумевается, что изобретение не ограничивается описанными конкретными примерами осуществления как считающимися наилучшими для реализации данного изобретения и то, что изобретение включает все примеры осуществления, охватываемые объемом прилагаемой формулы изобретения.
Следует понимать и то, что все приведенные для любого отдельного компонента настоящего изобретения диапазоны, значения или характеристики могут быть взаимозаменяемо использованы с любыми диапазонами, значениями или характеристиками, приведенными для любых других компонентов изобретения, при совместимости, для создания примера осуществления, имеющего определенные значения каждого из компонентов, как приводится здесь во всех отношениях. Например, можно отформовать полимерный лист, содержащий гексаборид лантана, в любом диапазоне, приведенном в дополнение к содержанию эпоксидных агентов в любом приведенном диапазоне, где это подходит, чтобы создать много перестановок, охватываемых объемом настоящего изобретения, но которые слишком обременительны для перечисления.
Любые цифровые значения, приведенные в реферате или формуле изобретения, приведены только для иллюстрации и не должны быть истолкованы как ограничение заявленного изобретения любым конкретным примером осуществления, показанным на любом чертеже. Чертежи изображены не в масштабе, если это не оговорено особо.
Содержание каждой ссылки, включая журнальные статьи, патенты, заявки и книги, относящиеся к описанному здесь, полностью включены в настоящее описание по ссылке.
1. Промежуточный слой многослойного остекленения, включающий лист поливинилбутираля, при этом в листе поливинилбутираля диспергированы гексаборид лантана и эпоксидный агент, при этом указанный эпоксидный агент выбирают из группы, состоящей из диэпоксидов поли(оксипропилен)гликоля, 2-этилгексил глицидилового эфира и диэпоксидных продуктов эпихлоргидрина и полипропилен гликоля; указанный эпоксидный агент присутствует в количестве от 0,1 до 10,0 мас.% от листа поливинилбутираля; и указанный гексаборид лантана присутствует в количестве от 0,005 до 0,1 мас.% от листа поливинилбутираля.
2. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный эпоксидный агент присутствует в количестве от 0,5 до 4,0 мас.% от листа поливинилбутираля.
3. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный эпоксидный агент присутствует в количестве от 0,005-0,05 от массы листа поливинилбутираля.
4. Промежуточный слой по п.1, в котором указанный эпоксидный агент присутствует в количестве от 0,1 до 4,0% от массы листа поливинибутираля, а указанный гексаборид лантана присутствует в количестве от 0,005 до 0,1% от массы листа поливинилбутираля.
