高剛性?shī)A層和輕量層壓多層板的制作方法
【專利摘要】本公開涉及多層板用的聚合物夾層和具有至少一個(gè)聚合物夾層片的多層板的領(lǐng)域。具體而言，本公開涉及高剛性?shī)A層和并入了高剛性?shī)A層的輕量層壓多層板的領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】高剛性?shī)A層和輕量層壓多層板
[0001]對(duì)相關(guān)申請(qǐng)的交叉引用
本申請(qǐng)要求2012年3月9日提交的美國(guó)臨時(shí)專利申請(qǐng)序號(hào)N0.61/609102的優(yōu)先權(quán)。上述申請(qǐng)的整個(gè)公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。
[0002]發(fā)明領(lǐng)域
本公開涉及用于多層板的聚合物夾層和具有至少一個(gè)聚合物夾層片的多層板的領(lǐng)域。具體而言，本公開涉及高剛性?shī)A層和引入了高剛性?shī)A層的輕量層壓多層板的領(lǐng)域。
[0003]附圖簡(jiǎn)沭
圖1是顯示了一個(gè)實(shí)施方案的三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)和試驗(yàn)裝置的圖。
[0004]圖2提供了一個(gè)三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)中試驗(yàn)片材的荷載-撓度圖。
[0005]圖3提供了顯示夾層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度與多層板剛度的相關(guān)性的圖。
[0006]圖4提供了顯示對(duì)于各種不同的板厚度，所公開的多層板的改進(jìn)剛度的相關(guān)性圖。
[0007]優(yōu)選實(shí)施方案說(shuō)明
一般來(lái)說(shuō)，多層板包括兩片玻璃或其它適用基板以及夾在它們之間的一個(gè)或多個(gè)聚合物夾層片。多層板一般是通過(guò)在兩片基板之間放置至少一個(gè)聚合物夾層片從而制造一個(gè)組件來(lái)生產(chǎn)的。將多個(gè)聚合物夾層放置在兩片基板之間來(lái)制造具有多個(gè)聚合物夾層的多層板的情況也很常見。在從組件中移除空氣后，通過(guò)本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的方法將該組件的組成部件初步壓粘在一起。通過(guò)層壓工藝，例如，但不限于壓熱法(autoclaving),使這種初步壓粘變得更為持久從而形成最終的一元結(jié)構(gòu)。
[0008]聚(乙烯醇縮丁醛)(此后用“PVB”指代)是一種常用于制造聚合物夾層和多層板的聚合物。由一個(gè)或多個(gè)PVB夾層形成的多層板的主要功能之一是吸收能量，例如由物體撞擊板的力所引起的能量，不允許穿過(guò)該板或不允許玻璃碎片分散。因此，當(dāng)這些板用于汽車、飛機(jī)、建筑或其它物體的窗戶時(shí)(它們的常見應(yīng)用)，它們會(huì)具有最大程度減小對(duì)該物體封閉區(qū)域內(nèi)的人或客體的損害或傷害的效果。除了安全益處之外，多層板的聚合物夾層還可用于給板賦予其它有益效果，其包括但不限于:聲衰減、減少UV和/或IR光透射以及增強(qiáng)窗口的整體外觀和美感。
[0009]近年來(lái)，從某種程度上因?yàn)閷?duì)汽車和航空運(yùn)輸?shù)娜剂闲实纳鐣?huì)關(guān)注越來(lái)越多，隨之產(chǎn)生了對(duì)在重量上要輕于傳統(tǒng)模型的多層板的需求。這樣的需求是由重量與汽車或飛機(jī)的燃料效率具有直接相關(guān)性這一事實(shí)所引起的；更重的交通工具從A點(diǎn)到B點(diǎn)需要更多的燃料。通常，多層板占了現(xiàn)代機(jī)動(dòng)車輛重量的一大部分——大約45-68 kg。由于美學(xué)附件，例如天窗或全景天窗和更大的擋風(fēng)玻璃，在一些現(xiàn)代汽車模型中多層板所占的汽車重量百分比不斷增加。在這些應(yīng)用中所用的多層板的重量的減少通常會(huì)導(dǎo)致車輛整體重量的減少和燃料效率的相應(yīng)提高。這些板的大部分重量并不在于夾層的重量，而在于基板的重量。
[0010]傳統(tǒng)上,用于汽車應(yīng)用的多層板(例如擋風(fēng)玻璃、天窗(sun or moon roof)、側(cè)窗和后窗)通常包含兩片相同厚度的玻璃與在玻璃之間放置的PVB夾層。通常，在這些應(yīng)用中每片基板的厚度大約為2.0 mm至2.3 mm。
[0011]通過(guò)使用對(duì)稱或不對(duì)稱基板配置的較薄玻璃實(shí)現(xiàn)了輕量多層板。目前用來(lái)實(shí)現(xiàn)用于擋風(fēng)玻璃的輕量多層板的方式通常涉及不對(duì)稱基板配置。在這些配置中，外側(cè)基板(即面向車艙外的基板)的厚度保持在大約2.0 mm至2.3 mm的傳統(tǒng)厚度，而內(nèi)側(cè)基板(即面向艙內(nèi)的基板)的厚度降低。外側(cè)基板的厚度保持在大約2.0 mm至2.3 mm以維持板的強(qiáng)度來(lái)承受沙子、礫石和其它道路碎片的力以及在交通運(yùn)輸過(guò)程中可能影響機(jī)動(dòng)車的危險(xiǎn)。減少內(nèi)側(cè)基板的厚度可以降低板的整體總重量。擋風(fēng)玻璃中所用的不對(duì)稱窗板的總的玻璃厚度可以配置為低至3.7 mm。
[0012]盡管不對(duì)稱基板配置通常用于擋風(fēng)玻璃來(lái)實(shí)現(xiàn)更輕的重量，對(duì)稱基板配置通常用于汽車側(cè)窗和天窗的多層板中。一般來(lái)說(shuō)，用于這些窗中的板是經(jīng)過(guò)加熱強(qiáng)化的，以提供結(jié)構(gòu)和機(jī)械上強(qiáng)的上釉(glazing)來(lái)抵抗可能由關(guān)門、車窗降低和上升時(shí)的板移動(dòng)、頂板的移動(dòng)和小物體在板上的撞擊引起的破碎和開裂。用于側(cè)窗和頂窗的對(duì)稱窗板的總玻璃厚度可以配置為低至3.6 mm。
[0013]由于總體厚度的減少，通過(guò)不對(duì)稱基板配置生產(chǎn)的多層板提供了減輕重量的機(jī)會(huì)和從而在汽車和航空應(yīng)用中改進(jìn)的燃料經(jīng)濟(jì)性。例如，擋風(fēng)玻璃通常具有大約1.4平方米的表面積。對(duì)于傳統(tǒng)的2.1 mm/2.1 mm具有傳統(tǒng)PVB夾層的玻璃配置，擋風(fēng)玻璃的總重大約為15.8 kg。對(duì)于不對(duì)稱玻璃配置，例如2.1 mm/1.6 mm (這是目前商業(yè)用途中所用的最小組合玻璃厚度之一)，不對(duì)稱擋風(fēng)玻璃的重量大約是14.1 kg——節(jié)省了 1.7 kg，傳統(tǒng)多層板重量的10.8%。
[0014]雖然不對(duì)稱多層板的確導(dǎo)致節(jié)省重量的增加，但這并非是沒有代價(jià)的。一個(gè)主要的問題是通過(guò)不對(duì)稱方式生產(chǎn)的輕量多層板，雖然更輕，但并不如通過(guò)傳統(tǒng)方法生產(chǎn)的多層板一樣強(qiáng)。擋風(fēng)玻璃的機(jī)械強(qiáng)度，如撓曲剛度，是隨著玻璃厚度的降低而降低的。例如，與4.2 mm的單片玻璃板相比，3.7 mm的單片玻璃板的撓曲剛度降低了 33%。因此，在這些板中玻璃彎曲強(qiáng)度、玻璃邊緣強(qiáng)度、玻璃抗沖強(qiáng)度、車頂強(qiáng)度和抗扭剛度都會(huì)降低。
[0015]車窗所用的板的強(qiáng)度是重要的，在某種程度上因?yàn)樵诂F(xiàn)今的車輛中，板材是車輛結(jié)構(gòu)的一部分，有助于車身(尤其是車頂)的整體機(jī)械強(qiáng)度和剛度。例如，在福特P2000車身上，安裝有擋風(fēng)玻璃和后窗玻璃時(shí)，車身的抗扭剛度是24.29 kNm/度角，而沒有安裝所述玻璃時(shí)是 16.44 kNm。參見M.A.Khaleel,等，Effect of Glazing System Parameterson Glazing System Contribut1n to a Lightweight Vehicle’ s Tors1nal Stiffnessand Weight.1nternat1nal Body and Engineering Conference, Detroit, (2000) SAE論文N0.2000-01-2719 (將其整個(gè)公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文)。玻璃貢獻(xiàn)了汽車整個(gè)剛度的大約30%。對(duì)汽車結(jié)構(gòu)的這種貢獻(xiàn)在常規(guī)汽車運(yùn)行和在發(fā)生碰撞或其它事故時(shí)都是重要的。如果為了更低的重量和更高的燃料效率而犧牲機(jī)動(dòng)車車窗中的多層板的強(qiáng)度，將會(huì)導(dǎo)致車輛結(jié)構(gòu)剛度和整體安全性的降低。
[0016]出于與不對(duì)稱配置的多層板相關(guān)的所有問題，在本領(lǐng)域有對(duì)具有改進(jìn)的機(jī)械強(qiáng)度的輕量多層板，和從而改進(jìn)的車輛結(jié)構(gòu)剛度和整體安全性的需求。因此，當(dāng)前發(fā)明的目的是設(shè)計(jì)包含夾層的輕量多層板，其中由于減少的玻璃厚度導(dǎo)致的材的機(jī)械強(qiáng)度降低至少可在一定程度上通過(guò)夾層來(lái)彌補(bǔ)。
[0017]因?yàn)樵擃I(lǐng)域這些及其它的問題，除了其它方面，本文描述的是一種輕量多層玻璃板，其包含:第一玻璃基板；第二玻璃基板；和至少一個(gè)置于第一玻璃基板和第二玻璃基板之間的聚合物夾層，該聚合物夾層具有大于或等于大約33攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約4 mm。此外，該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在某些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少10%，或高至少20%的撓曲剛度。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于4.0 mm,或小于或等于3.9 mm,或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于或等于大約300牛頓/厘米，大于大約320牛頓/厘米，或大于大約360牛頓/厘米的撓曲剛度。
[0018]在某些實(shí)施方案中，該聚合物夾板包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度也可以小于或等于大約3.9 mm，或小于或等于大約3.7 mm。在其它實(shí)施方案中，該聚合物夾層具有大于或等于大約35攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0019]本文還公開了一種多層玻璃板，其包含:第一玻璃基板；第二玻璃基板；和置于第一玻璃基板和第二玻璃基板之間的多層式夾層。該多層式夾層包含:第一增塑的聚合物層，其具有大于或等于大約33攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；和與第一增塑的聚合物層相接觸的第二增塑的聚合物層，第二增塑的聚合物層具有小于30攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約4 mm。該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)多層式夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在某些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)多層式夾層的多層板的撓曲剛度高至少10%，或高至少20%的撓曲剛度。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于4.0 mm，或小于或等于3.9 mm,或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于或等于大約240牛頓/厘米的撓曲剛度。此外，該多層玻璃板具有大于或等于大約36分貝的傳聲損失。
[0020]在某些實(shí)施方案中，第一增塑的聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)和第二增塑的聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)。此外，該板可以包括包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)的第三增塑的聚合物層，其中第二增塑的聚合物層置于第一增塑的聚合物層和第三增塑的聚合物層之間。
[0021]在其它的實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在某些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少10 %，或高至少20 %的撓曲剛度。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于4.0 mm，或小于或等于3.9 mm，或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于大約280牛頓/厘米的撓曲剛度。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度也可以小于或等于大約3.9 mm，或小于或等于大約3.7 mm。此外，第一增塑的聚合物層可以具有大于或等于大約36攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，或第二增塑的聚合物層可以具有小于或等于大約20攝氏度的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0022]本文還公開了一種多層玻璃板，其包含:第一玻璃基板；第二玻璃基板；和置于第一玻璃基板和第二玻璃基板之間的多層式夾層。該多層式夾層包含:第一增塑的聚合物層，其具有大于或等于大約19重量百分比的殘留羥基含量和小于或等于大約35 phr的增塑劑含量；和第二增塑的聚合物層具有小于或等于大約16重量百分比的殘留羥基含量和大于或等于大約48 phr的增塑劑含量。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約4.0 _，和該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在某些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少10%，或高至少20%的撓曲剛度。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于
4.0mm，或小于或等于3.9 mm，或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于或等于大約240牛頓的撓曲剛度。此外，該多層玻璃板具有大于或等于大約36分貝的傳聲損失。
[0023]在某些實(shí)施方案中，第一增塑的聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)和第二增塑的聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)。此外，該板材可以包括包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)的第三增塑的聚合物層，其中第二增塑的聚合物層置于第一增塑的聚合物層和第三增塑的聚合物層之間。
[0024]在某些實(shí)施方案中，第一增塑的聚合物層具有大于或等于大約20重量百分比的殘留羥基含量。在其它實(shí)施方案中，第二增塑的聚合物層具有小于或等于大約15重量百分比的殘留羥基含量和大于或等于大約70 phr的增塑劑含量。
[0025]在某些替代實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在某些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少10%，或高至少20%的撓曲剛度。在某些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于4.0 mm，或小于或等于3.9 mm，或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于大約250牛頓/厘米或大于大約280牛頓/厘米的撓曲剛度。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度也可以小于或等于大約3.9 mm，或小于或等于大約3.7 mm。
[0026]本文還公開了一種多層玻璃板，其包含:第一玻璃基板；第二玻璃基板；和置于第一玻璃基板和第二玻璃基板之間的多層式夾層。該多層式夾層包含:第一增塑的聚合物層和與第一增塑的聚合物層相接觸的第二增塑的聚合物層。所述多層式夾層具有大于或等于大約29攝氏度的等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(equivalent glass transit1n temperature,定義見下文)。在這個(gè)實(shí)施方案中，第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約
4.0 mm，且該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在一些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少10%，或高至少20%的撓曲剛度。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于
4.0mm，或小于或等于3.9 mm，或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于或等于大約240牛頓/厘米的撓曲剛度。此外，該多層玻璃板具有大于或等于大約36分貝的傳聲損失。
[0027]在某些實(shí)施方案中，第一增塑的聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)和第二增塑的聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)。此外，該板可以包括包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)的第三增塑的聚合物層，其中第二增塑的聚合物層置于第一增塑的聚合物層和第三增塑的聚合物層之間。
[0028]在某些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度更高的撓曲剛度，并且在一些實(shí)施方案中，該多層玻璃板具有具有比相同厚度和玻璃配置但包含傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少10 %，或高至少20 %的撓曲剛度。在一些實(shí)施方案中，當(dāng)?shù)谝徊ＡЩ搴偷诙ＡЩ宓慕M合厚度小于或等于4.0 mm，或小于或等于3.9 mm，或小于或等于3.7 mm時(shí)，該多層板具有大于大約250牛頓/厘米或大于大約280牛頓/厘米的撓曲剛度。第一玻璃基板和第二玻璃基板的組合厚度也可以小于或等于大約3.9 mm，或小于或等于大約3.7 mm。
[0029]在其它實(shí)施方案中，所述多層式夾層具有大于或等于大約31攝氏度，或大于或等于大約34攝氏度的等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0030]除了其它方面，本文還描述了高剛性?shī)A層和輕量多層板(引入了該高剛性?shī)A層)，其具有相比于傳統(tǒng)多層板顯著降低的重量，而沒有與使用對(duì)稱或者不對(duì)稱配置的薄玻璃組合相關(guān)聯(lián)的強(qiáng)度顯著降低。例如在一個(gè)實(shí)施方案中，該輕量多層板包含兩片玻璃或其它適用基板，其具有4.0 _或更小的組合厚度，和至少一個(gè)具有至少大于33°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的夾層，其中夾層夾在兩片基板之間。所得的多層板可以具有比傳統(tǒng)多層板高至少20%的撓曲剛度。當(dāng)使用組合基板厚度為3.7 _的浮法玻璃或退火玻璃時(shí)，該輕量多層板可以也具有至少285 N/cm的撓曲剛度。
[0031]為了便于更全面地理解本文公開的夾層和多層板，將首先定義在本申請(qǐng)中所用的特定術(shù)語(yǔ)的含義。這些定義并不應(yīng)被用于限制普通技術(shù)人員如何理解這些術(shù)語(yǔ)，而只用于對(duì)術(shù)語(yǔ)如何在本文中使用提供更好地理解。
[0032]本文所用的術(shù)語(yǔ)“聚合物夾層片”、“夾層”和“聚合物熔體片”可以指代單層片材或多層式夾層。如名字所暗示的，“單層片材”是以單層擠出的單個(gè)聚合物層。另一方面，多層式夾層可以包含多個(gè)層，包括分別擠出的多個(gè)層、共擠出的多個(gè)層或分別擠出和共擠出的多個(gè)層的任意結(jié)合。因此，該多層式夾層可以包含，例如結(jié)合在一起的兩個(gè)或更多個(gè)單層片材(“復(fù)層片材”)；共擠出在一起兩個(gè)或更多個(gè)層(“共擠出片材”)；結(jié)合在一起的兩個(gè)或更多個(gè)共擠出片材；至少一個(gè)單層片材與至少一個(gè)共擠出片材的結(jié)合；以及至少一個(gè)復(fù)層片材與至少一個(gè)共擠出片材的結(jié)合。在本發(fā)明的各種實(shí)施方案中，多層式夾層包含至少兩個(gè)直接相互接觸放置的聚合物層(例如，單層或共擠出的多層)，其中每一層包含聚合物樹脂。本文使用的術(shù)語(yǔ)“樹脂”指代從混合物中移除的聚合物組分(例如，PVB)，該混合物是酸催化劑和其后的聚合物前體中和的結(jié)果。通常，增塑劑，如下面將更充分地討論的那些，被添加到樹脂中以得到增塑的聚合物。此外，樹脂可以具有除聚合物和增塑劑之外的其它組分，包括,例如乙酸酯、鹽類和醇類。
[0033]同樣應(yīng)該注意雖然在本申請(qǐng)中聚(乙烯醇縮丁醛)(“PVB”)夾層通常具體討論為聚合物夾層的聚合物樹脂，應(yīng)當(dāng)理解的是，可以使用除了 PVB夾層之外的其它熱塑性?shī)A層。預(yù)期的聚合物包括但不限于聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯醋酸乙烯酯及其組合。這些聚合物可以單獨(dú)使用，或與其它聚合物組合。相應(yīng)地，應(yīng)當(dāng)理解的是當(dāng)本申請(qǐng)中對(duì)于PVB夾層給出范圍、數(shù)值和/或方法時(shí)(例如，增塑劑組分百分比、厚度和性能增強(qiáng)添加劑(characteristic-enhancing additives)),在適用的情況下,那些范圍、數(shù)值和/或方法也適用于本文公開的其它聚合物和聚合物共混物或者可以進(jìn)行普通技術(shù)人員已知的修改以適用于不同的材料。
[0034]PVB樹脂是通過(guò)已知的水相或溶劑縮醛化方法使聚(乙烯醇)(“PV0H”)與丁醛在酸催化劑的存在下反應(yīng)、分離、穩(wěn)定、和干燥該樹脂來(lái)生產(chǎn)的。這樣的縮醛化方法在下述參考文獻(xiàn)中公開,例如美國(guó)專利N0.2，282，057和2，282，026以及Encyclopedia of PolymerScience & Technology,第 3版，Volume 8 中的 VinyI Acetal Polymers,第 381-399頁(yè)，B.E.Wade (2003)中的乙烯基乙縮醛聚合物，其整個(gè)公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文。該樹脂可以以多種形式從商業(yè)上獲得，例如，購(gòu)自首諾公司(Solutia Inc.)的Butvar? Resin。
[0035]在許多實(shí)施方案中，增塑劑被添加到聚合物樹脂中以形成聚合物夾層。增塑劑一般添加到聚合物樹脂來(lái)增加所得的聚合物夾層的柔韌性和耐久性。增塑劑的作用原理是通過(guò)將其自身嵌入到聚合物鏈段之間，使鏈段分開一定的間距(增加了“自由體積(freevolume)”)，從而顯著降低聚合物樹脂的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)，使材料變得更柔軟。就此而言，可以調(diào)整夾層中增塑劑的含量來(lái)影響玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)是標(biāo)志著從夾層的玻璃態(tài)向橡膠態(tài)轉(zhuǎn)變的溫度。一般來(lái)說(shuō)，更高的增塑劑含量可以導(dǎo)致更低的Tg0在各種實(shí)施方案中，并且如在實(shí)施例中更全面地描述的，高剛性?shī)A層包含玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于大約33°C的層。
[0036]預(yù)期的增塑劑包括但不限于，多元酸的酯、多元醇、三乙二醇二-(2-乙基丁酸酯)、三乙二醇二 -(2-乙基己酸酯)(稱為“3-GEH”)、三乙二醇二庚酸酯、四乙二醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環(huán)己基己二酸己酯(hexyl cyclohexyladipate)、己二酸庚酯和己二酸壬酯的混合物、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬酯(h印tylnonyl adipate)、癸二酸二丁酯，和聚合物增塑劑，如油改性的癸二酸醇酸樹脂(oil-modified sebacicalkyd)和磷酸酯與己二酸酯的混合物，以及上述物質(zhì)的混合物和組合。尤其優(yōu)選3-GEH。
[0037]通常，本申請(qǐng)中聚合物夾層的增塑劑含量在重量/重量基礎(chǔ)上以每百份樹脂所添加的份數(shù)(“phr”)來(lái)測(cè)量。例如，如果30克增塑劑添加到100克聚合物樹脂中，所得的增塑的聚合物的增塑劑含量為30 phr0當(dāng)本申請(qǐng)中給出聚合物層的增塑劑含量時(shí)，該特定層的增塑劑含量是根據(jù)用于產(chǎn)生該特定層的熔體中的增塑劑的Phr來(lái)確定的。在各種實(shí)施方案中，高剛性?shī)A層包含具有小于大約35 phr和小于大約30 phr的增塑劑含量的層。
[0038]除了增塑劑之外，還可預(yù)期的是粘合控制劑(“ACA”)也可以加入到聚合物樹脂中形成聚合物夾層。ACA —般用于改變夾層的粘合性。預(yù)期的ACA包括但不限于美國(guó)專利5，728，472中公開的ACA、殘留的乙酸鈉、乙酸鉀和/或二(2-乙基丁酸)鎂。
[0039]可以引入其它添加劑到夾層中來(lái)增強(qiáng)夾層在最終產(chǎn)品中的性能和賦予夾層特定的附加性質(zhì)。這樣的添加劑包括但不限于染料、顏料、穩(wěn)定劑(例如，紫外穩(wěn)定劑)、抗氧化劑、防粘連劑、阻燃劑、紅外吸收劑或阻斷劑(例如，銦錫氧化物、銻錫氧化物、六硼化鑭(LaB6)和銫鎢氧化物)、加工助劑、流動(dòng)增強(qiáng)添加劑、潤(rùn)滑劑、抗沖改性劑、成核劑、熱穩(wěn)定劑、紫外吸收劑、紫外穩(wěn)定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、偶聯(lián)劑、粘合劑、涂底劑(primer)、強(qiáng)化添加劑和填料，以及本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它添加劑。
[0040]用于描述本申請(qǐng)中的聚合物夾層的聚合物樹脂組分的一個(gè)參數(shù)是殘留羥基含量(作為乙烯基羥基含量或聚(乙烯醇)(“PV0H”)含量)。殘留羥基含量指在加工完成之后作為側(cè)基保留在聚合物鏈上的羥基的量。例如，PVB可以通過(guò)使聚(乙酸乙烯酯)水解為聚(乙烯醇)，然后使聚(乙烯醇)與丁醛反應(yīng)形成PVB來(lái)制造。在水解聚(乙酸乙烯酯)的過(guò)程中，通常不是所有的乙酸酯側(cè)基都被轉(zhuǎn)化為羥基。此外，與丁醛的反應(yīng)通常不會(huì)導(dǎo)致所有的羥基轉(zhuǎn)化為縮醛基。因此，在任何成品PVB中通常會(huì)有殘留的乙酸酯基團(tuán)(如乙酸乙烯酯基)和殘留的羥基(如乙烯基羥基)作為側(cè)基在聚合物鏈上存在。聚合物的殘留羥基含量一般可以通過(guò)控制在聚合物制造過(guò)程中的反應(yīng)時(shí)間和反應(yīng)物濃度以及其它變量來(lái)調(diào)節(jié)。當(dāng)在本文中作為參數(shù)使用時(shí)，殘留羥基含量按照ASTM 1396基于重量百分比來(lái)測(cè)量。
[0041]在各種實(shí)施方案中，聚(乙烯醇縮丁醛)包含大約9至大約35重量百分比(wt.%)的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基，大約13至大約30 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基，大約9至大約22 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基或者大約15至大約22 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基；對(duì)于本文公開的高剛性?shī)A層，對(duì)于所述層中的一個(gè)或多個(gè)，所述聚(乙烯醇縮丁醛)樹脂包含大于大約19 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基，大于大約20 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基，大于大約20.4 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基，和大于大約21 wt.%的作為PVOH計(jì)算的殘余羥基。該樹脂也可以包含小于25 wt.%的的殘余酯基、小于 15 wt.%、小于 13 wt.%、小于 11 wt.%、小于 9 wt.%、小于 7 wt.%、小于 5 wt.%或小于I wt.%的作為聚乙烯酯(例如，乙酸酯)計(jì)算的殘余酯基，其余為縮醛，優(yōu)選丁醛縮醛，但任選地包括少量其它的縮醛基團(tuán)，例如，2-乙基己醛基團(tuán)(參見，例如，美國(guó)專利N0.5，137，954，其整個(gè)公開內(nèi)容經(jīng)此引用并入本文)
值得注意的是，對(duì)于給定類型的增塑劑，增塑劑在聚合物中的相容性很大程度上取決于該聚合物的羥基含量。具有較高殘留羥基含量的聚合物通常與降低的增塑劑相容性或容量相關(guān)。相反地，具有較低殘留羥基含量的聚合物通常會(huì)導(dǎo)致提高的增塑劑相容性或容量。一般而言，可以操控和利用聚合物的殘留羥基含量和增塑劑相容性/容量之間的這種相關(guān)性來(lái)實(shí)現(xiàn)(allow for)添加合適量的增塑劑到聚合物樹脂中，以及穩(wěn)定地保持多層式夾層內(nèi)增塑劑含量的差異。
[0042]在本申請(qǐng)的某些實(shí)施方案中，柔性層的增強(qiáng)的聲衰減性能與剛/硬性層的機(jī)械強(qiáng)度相結(jié)合來(lái)制造成多層式夾層。在這些實(shí)施方案中，中間的柔性層被夾在兩個(gè)硬/剛性外層之間。這種(剛性)// (柔性)// (剛性)的配置制造了一種易于處理、可用于傳統(tǒng)的層壓法的多層式夾層，并且可以用相對(duì)薄和輕的層來(lái)構(gòu)造。柔性層一般特征在于較低的殘留羥基含量(例如，小于或等于16 wt%,小于或等于15 wt%,或小于或等于12 wt%)、較高的增塑劑含量(例如，大于或等于大約48 phr，或大于或等于大約70 phr)和/或較低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(例如，小于30°C或小于10°C)。
[0043]如本文所述的聚合物夾層片預(yù)期可通過(guò)生產(chǎn)可用于多層板(如玻璃層壓板)的聚合物夾層片領(lǐng)域的普通技術(shù)人員已知的任何合適方法來(lái)制造。例如，預(yù)期聚合物夾層片可通過(guò)溶液流延、壓縮模塑、注射模塑、熔體擠出、熔體噴射或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的生產(chǎn)和制造聚合物夾層片的任何其它程序形成。此外，在使用多個(gè)聚合物夾層的實(shí)施方案中，這些多個(gè)聚合物夾層預(yù)期可通過(guò)共擠出、吹塑膜、浸涂、溶液涂布、刮刀、槳板(paddle)、氣刀、印刷、粉末涂布、噴涂或本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的其它方法形成。盡管本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的制造聚合物夾層片的所有方法都預(yù)期可作為制造本文中所述的聚合物夾層片的可能方法，但本申請(qǐng)著重研究通過(guò)擠出和共擠出法生產(chǎn)的聚合物夾層片。本公開的最終多層玻璃層壓板使用本領(lǐng)域已知的方法形成。
[0044]一般而言，在其最基本的意義上，擠出是一種用于制造具有固定橫截面輪廓的物體的方法。這通過(guò)推出或牽拉材料穿過(guò)具有成品所需的橫截面的模頭來(lái)實(shí)現(xiàn)。
[0045]在擠出方法中，熱塑性樹脂和增塑劑，包括任何上述那些樹脂和增塑劑，通常被預(yù)混并給料至擠出機(jī)設(shè)備。常常使用添加劑，如著色劑和UV抑制劑(以液體、粉末或小粒形式)，并且可在到達(dá)擠出機(jī)設(shè)備之前將其混入熱塑性樹脂或增塑劑中。這些添加劑被引入到熱塑性聚合物樹脂，并且引申開來(lái)，被引入到所得的聚合物夾層片中，以增強(qiáng)聚合物夾層片的某些性質(zhì)及其在最終的多層玻璃板產(chǎn)品中的性能。
[0046]在擠出機(jī)設(shè)備中進(jìn)一步混合和熔融熱塑性原材料的顆粒和增塑劑，包括任何上述那些樹脂、增塑劑和其它的添加劑，產(chǎn)生溫度和組成大致均勻的熔體。一旦該熔體到達(dá)擠出機(jī)設(shè)備末端，該熔體被推入擠出機(jī)模頭。擠出機(jī)模頭是熱塑性擠出法的部件，其為最終聚合物夾層片產(chǎn)品提供其輪廓。通常，模頭設(shè)計(jì)為使得該熔體從出自模頭的圓柱輪廓均勻地流成產(chǎn)品的最終輪廓形狀。通過(guò)模頭可賦予最終聚合物夾層片多種形狀，只要存在連續(xù)的輪廓。
[0047]值得注意的是，對(duì)本申請(qǐng)的目的而言，在擠出模頭將熔體成形成連續(xù)輪廓后的狀態(tài)下的聚合物夾層將被稱作“聚合物熔體片”。在該方法的這一階段，擠出模頭已賦予熱塑性樹脂特定輪廓形狀，由此產(chǎn)生聚合物熔體片。該聚合物熔體片整體非常粘并且為大致熔融態(tài)。在該聚合物熔體片中，熔體尚未冷卻至片材大致完全“凝固”的溫度。因此，在聚合物熔體片離開擠出模頭后，一般在當(dāng)前采用的熱塑擠出方法中的下一步驟是用冷卻設(shè)備冷卻聚合物熔體片。之前采用的方法中所用的冷卻設(shè)備包括但不限于，噴霧器、風(fēng)扇、冷卻浴和冷卻輥。冷卻步驟用于將聚合物熔體片凝固成具有大致均一的非熔融冷卻后溫度的聚合物夾層片。與聚合物熔體片不同，這種聚合物夾層片不處于熔融態(tài)并且不是非常粘。相反，其是凝固的最終形式的冷卻聚合物夾層片產(chǎn)品。對(duì)本申請(qǐng)目的而言，這種凝固和冷卻的聚合物夾層被稱作“聚合物夾層片”。
[0048]在擠出法的某些實(shí)施方案中，可以使用共擠出法。共擠出是一種同時(shí)擠出多層聚合物材料的方法。通常，這種類型的擠出使用兩個(gè)或更多個(gè)擠出機(jī)以熔融和將穩(wěn)定體積吞吐量的具有不同粘度或其它性質(zhì)的不同熱塑性熔體輸送穿過(guò)共擠出模頭成為所需最終形式。通?？赏ㄟ^(guò)調(diào)節(jié)穿過(guò)擠出模頭的熔體的相對(duì)速度和通過(guò)加工各熔融熱塑性樹脂材料的各擠出機(jī)的尺寸來(lái)控制在共擠出法中離開擠出模頭的所述多個(gè)聚合物層的厚度。
[0049]如上所述，本公開的夾層可以用作單層片材或多層片材。在各種實(shí)施方案中，本公開的夾層(作為單層片材或作為多層片材)可以并入多層板中，并且最常見的是，置于兩片基板之間。公開的多層板的兩片基材板可以由玻璃、塑料或已知用于多層板生產(chǎn)的任何其它適用基材組成，但最常見的是由玻璃組成。這種結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子是:(玻璃)// (夾層)// (玻璃)。在一個(gè)基板由玻璃組成的實(shí)施方案中，預(yù)期玻璃可以是退火的、熱強(qiáng)化的或回火的。此外，這兩片基板可以具有相同的厚度(例如，2 mm和2 mm)或者可以具有不對(duì)稱的厚度(例如，1.5 1111]1和2.5 mm)。最關(guān)鍵的是,板的組合厚度為4.0 mm或更小。在一個(gè)實(shí)施方案中，對(duì)于將用在擋風(fēng)玻璃應(yīng)用中的板，多層玻璃板的基板的組合厚度為3.7 mm或更低，對(duì)于用在側(cè)窗和后窗應(yīng)用中的板為3.7 mm或更低和對(duì)于用在天窗應(yīng)用中的板為4.0 mm或更低。
[0050]沒有任何限制于任何理論或運(yùn)行機(jī)理的意圖，為什么該多層玻璃板，即使在板通過(guò)不對(duì)稱或?qū)ΨQ配置具有減少的玻璃厚度的實(shí)施方案中，具有改進(jìn)強(qiáng)度的理由，是因?yàn)樵摱鄬影宓膴A層有利于板的整體強(qiáng)度。這是因?yàn)樵摱鄬影逯械膴A層具有高剛性，在彎曲時(shí)能提供顯著的膜應(yīng)力至最大撓曲剛度。
[0051]在公開的多層板中引入高剛性?shī)A層產(chǎn)生了強(qiáng)度比具有相同類型和厚度的基板但包含傳統(tǒng)夾層的多層板更大的多層板。這是因?yàn)椴煌趥鹘y(tǒng)夾層，公開的多層板的夾層對(duì)板的整體強(qiáng)度和剛度的貢獻(xiàn)更大。因此，與傳統(tǒng)觀點(diǎn)相反，該多層板的厚度可以降低，而不會(huì)降低板的強(qiáng)度。
[0052]對(duì)本公開的目的而言，傳統(tǒng)夾層，如傳統(tǒng)PVB (稱為“傳統(tǒng)夾層”或“傳統(tǒng)PVB”)是含有單層或單片夾層，如單片PVB夾層并顯示出大約30°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的夾層。傳統(tǒng)PVB可以由PVB樹脂和如下表I所示的增塑劑含量來(lái)生產(chǎn)。傳統(tǒng)PVB也可以由具有不同羥基含量的PVB樹脂和不同含量的增塑劑制成，以滿足玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為大約30°C。傳統(tǒng)的隔音多層式夾層(acoustic multilayered interlayer),如傳統(tǒng)的隔音多層PVB夾層(稱為“傳統(tǒng)隔音PVB”)是包含至少一層傳統(tǒng)PVB (即傳統(tǒng)PVB)和至少一層柔性或隔音PVB (顯示出小于大約30°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)的夾層。
[0053]使用本公開的夾層的玻璃層壓板可通過(guò)已知工藝制備。聚合物夾層和玻璃經(jīng)組裝和加熱至大約25°C至60°C的玻璃溫度,然后通過(guò)一對(duì)夾棍(nip rolls)排出滯留的空氣來(lái)形成組件。然后加熱該壓縮的組件，例如通過(guò)紅外輻射或在對(duì)流烤箱中，到大約70°C至120°C的溫度。然后加熱后的組件通過(guò)第二對(duì)夾輥，接著在大約130°C至150°C和大約1000至2000千帕(kPa)下壓熱加工(autoclaving)該組件大約30分鐘。也可以使用非壓熱方法，如在美國(guó)專利5，536，347中公開的那些(其整個(gè)公開內(nèi)容經(jīng)此弓I用并入本文)。此外，除了夾輥，其他本領(lǐng)域已知的用于夾層-玻璃界面脫氣，并且可工業(yè)實(shí)施的方法包括真空袋和真空環(huán)方法，其中使用真空來(lái)移除空氣。
[0054]為了幫助理解本公開的夾層，了解與聚合物夾層片相關(guān)的性質(zhì)和特征以及測(cè)量聚合物夾層片的這些性質(zhì)和特征所用的公式也是有用的。確定高剛性PVB夾層對(duì)于多層板的整體強(qiáng)度和剛度的貢獻(xiàn)的一種定量方式是“撓曲剛度(deflect1n stiffness)”。撓曲剛度是通過(guò)三點(diǎn)彎曲方法測(cè)定的，該方法測(cè)試板的邊緣強(qiáng)度、剛度、撓曲模量(flexuralmodulus)和機(jī)械剛度。在該方法中，聚合物夾層試驗(yàn)片被層壓在兩個(gè)基板之間形成板。在一個(gè)實(shí)施方案中，厚度大約為0.76毫米的聚合物夾層試驗(yàn)片被層壓在兩片玻璃之間，每片玻璃具有2.3毫米的厚度，2.54厘米的寬度和30.5厘米的長(zhǎng)度。夾層和玻璃這樣的的厚度、寬度和長(zhǎng)度僅僅作為示例而非限制性的。例如，不同的玻璃厚度和配置(例如，不對(duì)稱配置)也常常使用三點(diǎn)彎曲方法來(lái)測(cè)試。
[0055]在層壓過(guò)程之后，接受彎曲試驗(yàn)之前，板在恒定濕度(50%)和溫度(23°C)下適應(yīng)1-2個(gè)小時(shí)。在該試驗(yàn)中，兩個(gè)跨距為19.0厘米的固定支架被應(yīng)用在板的底面。第三點(diǎn)是直徑為0.953厘米且長(zhǎng)度為5.08厘米的圓柱桿，將其應(yīng)用在板的頂面，大致在板的中心。然后在第三點(diǎn)施加一個(gè)力從而在試驗(yàn)板上產(chǎn)生大約1.27 mm/min的恒定速度。圖1提供了該三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)的一個(gè)實(shí)施方案的示圖。記錄試驗(yàn)板上的荷載(以牛頓，N計(jì)量)和試驗(yàn)板的撓曲(以厘米，cm計(jì)量)的值。然后如圖2所示，將這些值相對(duì)于彼此繪制成圖來(lái)確定層壓板的剛性(撓曲剛度，以N/cm測(cè)量)，其與通過(guò)繪制載荷對(duì)板的撓曲得到的線在玻璃破碎或載荷明顯下降之前的平均斜率是相等的，即，在破碎或載荷明顯下降之前的最大載荷除以相應(yīng)的撓曲。
[0056]用于表征包含本發(fā)明的多層式夾層的玻璃層壓板的聲衰減是通過(guò)在與4.8毫米(3/16英寸)厚的參比單片玻璃板的諧振頻率(coincident frequency)相應(yīng)的頻率下的傳聲損失來(lái)測(cè)定的。
[0057]對(duì)本發(fā)明的目的而言，“諧振頻率”表示板由于“諧振效應(yīng)”而顯示出傳聲損失突降時(shí)的頻率。參比板的諧振頻率(f。)通常在2000至6000赫茲范圍內(nèi)，并且可以由下述算法估算:

^15,000
其中，“d”是以毫米為單位的玻璃總厚度，和“f?！币院掌潪閱挝?。
[0058]對(duì)于具有固定尺寸的參比板和本公開的層壓板/多層板，聲傳播的減少(即傳聲損失)在20°C的固定溫度下按照ASTM E90 (05)測(cè)定。試驗(yàn)板的尺寸是長(zhǎng)80厘米，寬50厘米，參比板的厚度和多層式夾層板的玻璃的組合厚度如表2所示。
[0059]在本公開的多種實(shí)施方案中，當(dāng)多層式夾層被層壓在兩片玻璃之間時(shí)，其顯示出如傳統(tǒng)隔音夾層的聲傳播減少，傳聲損失一般大于35分貝(dB)和大于36 dB。在本公開的其它實(shí)施方案中，當(dāng)多層式夾層被層壓在兩片玻璃之間，其顯示出與傳統(tǒng)隔音夾層相同的聲傳播減少，傳聲損失一般大于大約39分貝(dB)。
[0060]玻璃化轉(zhuǎn)變溫度也用于描述本公開的聚合物夾層。玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)通過(guò)動(dòng)態(tài)力學(xué)分析(DMA)來(lái)測(cè)定。DMA測(cè)量以帕斯卡為單位的儲(chǔ)能(彈性)模量(G’)、以帕斯卡為單位的耗能(粘性)模量(G’ ’)、在給定頻率下作為溫度的函數(shù)的樣品損耗(阻尼)因子(LF)[tan (δ)]和溫度掃描速率。聚合物片樣品在振蕩頻率為I赫茲，樣品溫度以2°C/分鐘的速率從_20°C升高到70°C時(shí)的剪切模式下測(cè)試。然后通過(guò)損耗因子峰值在溫度標(biāo)尺上的位置以。C計(jì)確定Tg。
[0061]為了進(jìn)一步限定包含至少一個(gè)高剛性層和一個(gè)聲衰減層的多層式夾層，使用了夾層的等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(I；,)。上述兩層的等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度定義如下:

(^l X Wi )+(^2 XW2)
T =-1TI jn)


*si4

W1 +W2
其中，Tgl是高剛性層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，W1是高剛性層的厚度，Tg2是聲衰減層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，和W2是聲衰減層的厚度。
[0062]對(duì)于包含除高剛性層和聲衰減層之外的附加層的多層式夾層，等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度定義為每一層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度乘以相應(yīng)層的厚度所得值的總和并且將該總和除以?shī)A層的總厚度。
[0063]實(shí)施例
用夾層厚度為大約0.76 mm的所公開的高剛性?shī)A層單片(也就是，單層)夾層(命名為“剛性PVB-1”和“剛性PVB-2”，如轟I中所示)構(gòu)建了不同玻璃配置厚度的多層板。類似地，用隔音單片夾層(命名為“柔性PVB”，如復(fù)I中所示)和夾層厚度為大約0.76 mm的傳統(tǒng)單片夾層(命名為“傳統(tǒng)PVB”，如復(fù)I中所示)構(gòu)建了不同玻璃配置厚度的多層板。所有多層玻璃板接受三點(diǎn)彎曲試驗(yàn)方法來(lái)測(cè)定撓曲剛度。-M I__
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[0064]從復(fù)！中的結(jié)果可以看出，本公開的“剛性PVB”夾層與傳統(tǒng)或柔性?shī)A層相比對(duì)多層板的剛度有高的貢獻(xiàn)。實(shí)際上，具有所公開的剛性或高剛性?shī)A層(即“剛性PVB”)的多層板會(huì)形成撓曲剛度比具有相同厚度和玻璃配置但含有傳統(tǒng)的(非剛性)夾層的多層板的撓曲剛度高至少20%的多層板。
[0065]復(fù)！進(jìn)一步表明增塑劑含量有助于聚合物夾層片的剛度。如表I所示，具有30Phr或更少的增塑劑含量的聚合物夾層片與更高的撓曲剛度水平相關(guān)——增塑劑在聚合物夾層中的百分比越低，該夾層剛性越強(qiáng)。因此，增塑劑含量可作為制造和鑒別剛性更強(qiáng)的聚合物夾層片的參數(shù)。
[0066]復(fù)I還表明除了增塑劑含量之外，多層板的撓曲剛度直接與多層板中的PVB夾層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度相關(guān)——PVB夾層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度越高，多層板的抗彎剛度越高。這樣的相關(guān)性進(jìn)一步顯示在圖3中，其描繪了表I中的夾層和玻璃配置的撓曲剛度對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。圖3還顯示了撓曲剛度很大程度上受夾在基板之間的夾層的性質(zhì)影響。
[0067]此外，圖3表明對(duì)于各個(gè)玻璃配置，撓曲剛度對(duì)夾層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度中存在明顯的拐點(diǎn)，并且發(fā)生在大約33°C。在此溫度之上，多層板的撓曲剛度在33°C或更高的溫度下比在低于33°C的溫度下增長(zhǎng)更為快速。因此，玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為大約33°C或更高的PVB夾層能導(dǎo)致具有高剛性/剛度的夾層。相比之下，傳統(tǒng)PVB夾層一般具有30°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
[0068]所公開的夾層對(duì)撓曲剛度的影響進(jìn)一步顯示在圖3中。具體而言，圖3顯示了通過(guò)使用所公開的高剛性?shī)A層，在保持相等的撓曲剛度的同時(shí)可以有效降低玻璃厚度。這可以通過(guò)如圖3所示的下述過(guò)程表示。從表示具有2.1/2.1玻璃厚度配置的板和傳統(tǒng)PVB夾層的點(diǎn)處開始(即玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為30°C )繪制一條水平線(長(zhǎng)虛線)直到該水平線與2.1/1.6玻璃偏配置的撓曲剛度對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度曲線相交。從交點(diǎn)處得到相應(yīng)的溫度(Tg2)。此溫度，大約為33.8°C，對(duì)應(yīng)于在撓曲剛度上與具有2.1/2.1玻璃配置和傳統(tǒng)PVB夾層(SP30°C)的板等效的具有2.1/1.6玻璃配置的板中的剛性PVB夾層。換言之，具有2.1/1.6玻璃偏配置和具有Tg2 (33.8°C)的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的夾層的板將具有與具有2.1/2.1玻璃配置和傳統(tǒng)PVB夾層的板等效的撓曲剛度。
[0069]然后將此長(zhǎng)虛線從2.1/1.6撓曲剛度曲線的交點(diǎn)處垂直向上繪制直到該垂直線與2.1/2.1玻璃配置的撓曲剛度曲線相交。與2.1/2.1玻璃撓曲剛度曲線上的交點(diǎn)相對(duì)應(yīng)的撓曲剛度確定為大約390 N/cm。因此，當(dāng)在相同的玻璃配置下(即2.1/2.1)時(shí)，具有玻璃化轉(zhuǎn)變溫度為33.80C的PVB夾層的板比具有傳統(tǒng)PVB夾層的板(撓曲剛度為318 N/cm)的剛度高大約22.6%。
[0070]上述過(guò)程可應(yīng)用于具有傳統(tǒng)夾層的2.3/2.3玻璃板。如圖3所示，包含傳統(tǒng)夾層的2.3/2.3玻璃板具有大約為373 N/cm的撓曲剛度。然后繪制一條水平線(圖3中的短虛線)至該線與2.1/2.1玻璃板相交的點(diǎn)以確定所公開的夾層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(即Tgl =
33.4V)。可以看出，與2.3/2.3玻璃板中的所公開的夾層(即33.4°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度)相對(duì)應(yīng)的撓曲剛度大約為470 N/cm(如圖3中所示的短虛線)。因此，所公開的夾層將有助于將板的整體撓曲剛度增加26% (即470 N/cm對(duì)比373 N/cm)
圖4描繪了表I中的撓曲剛度對(duì)夾層的組合玻璃厚度。該圖進(jìn)一步表明了公開的夾層對(duì)多層板的撓曲剛度的影響。如圖4清楚地顯示的，剛性PVB-1以下述方式貢獻(xiàn)于多層板的撓曲剛度:輕量玻璃板(即3.7mm的總組合玻璃厚度)的撓曲剛度基本上等效于具有4.6mm的組合玻璃厚度且包含傳統(tǒng)PVB夾層的更重的多層板。因此，具有剛性PVB-1的多層板可以承受從具有傳統(tǒng)PVB夾層和4.6 mm的組合玻璃厚度的多層板中減少多達(dá)0.9 mm的玻璃厚度，或節(jié)省19.6%的玻璃重量，同時(shí)保持等效的剛度和機(jī)械剛度。
[0071]在本申請(qǐng)的另一個(gè)實(shí)施方案中，具有高剛度層的多層式夾層也被并入到多層板中。例如，除了兩片具有4.0 mm或更小的組合厚度的基板和剛性PVB層(也就是，具有至少33°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的PVB層)之外，輕量多層板可以進(jìn)一步包含顯示出顯著低于傳統(tǒng)PVB的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的PVB層(即第二 PVB層)。在一個(gè)實(shí)施方案中，該第二 PVB層具有15°C或更低的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。通過(guò)引入該具有低玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的附加PVB層來(lái)改進(jìn)多層板的聲衰減(即降噪)。
[0072]轟！提供了對(duì)于各種玻璃配置(以形成各種厚度的多層玻璃板)，所公開的多層式夾層結(jié)構(gòu)(命名為“夾層1-8”)的多個(gè)實(shí)施例?！皞鹘y(tǒng)隔音PVB”夾層指代之前使用的傳統(tǒng)隔音夾層。所有多層式夾層接受三點(diǎn)彎曲方法來(lái)測(cè)定撓曲剛度。轟^提供了轟！中所示層的組成和特性。





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PVB-6 21301339
PVB-7 21281340
PVB-8 11.87543
PVB-9 20,4351334
FV B-10 20,8341336
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[0073]如表2所示，多層式夾層2-8中的高剛性層(層I和3)對(duì)多層板的撓曲剛度有貢獻(xiàn)使得，輕量玻璃配置(即3.7 _的組合玻璃厚度)的撓曲剛度基本上等效于具有傳統(tǒng)多層式夾層(命名為“傳統(tǒng)隔音PVB”)的更重的多層板(即4.2 _的組合玻璃厚度)。因此，當(dāng)與更重的、之前使用的包含傳統(tǒng)多層式夾層的多層板相比時(shí)，包含公開的多層式夾層(即夾層2-8——包括高剛性PVB層(層I和3)和聲衰減夾層(層2))的多層板可以承受玻璃厚度減少多達(dá)0.5 mm，或節(jié)省11.9%的玻璃重量。此外，包含具有高剛性層的多層式夾層的輕量多層板保持了與更重的、之前使用的包含傳統(tǒng)多層式夾層的多層板相等的剛度、機(jī)械剛度和隔音性能。
[0074]表2還說(shuō)明了多層式夾層板的撓曲剛度對(duì)等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的依賴性。提高夾層的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度會(huì)增加其撓曲剛度。明顯的是包含具有至少28.5°C和更高的等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的夾層的板具有比包含傳統(tǒng)隔音PVB夾層的板更高的撓曲剛度。
[0075]應(yīng)該注意的是，雖然夾層-1提供了比傳統(tǒng)隔音PVB夾層更高的撓曲剛度，其聲衰減明顯較低，對(duì)于要求聲衰減的應(yīng)用來(lái)說(shuō)是不可取的。因此，聲衰減顯著降低的多層式夾層，如夾層-1 一般是非優(yōu)選的。
[0076]雖然已經(jīng)連同某些實(shí)施方案的描述，包括目前認(rèn)為是優(yōu)選的實(shí)施方案的那些，公開了本發(fā)明，但該詳述的意圖在于舉例說(shuō)明，不應(yīng)理解為限制本公開的范圍。如本領(lǐng)域普通技術(shù)人員所理解的，本發(fā)明包括本文中詳細(xì)描述的那些之外的實(shí)施方案。在不背離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)所描述的實(shí)施方案進(jìn)行修改和變動(dòng)。
[0077]進(jìn)一步可理解的是，若兼容的話，對(duì)于本公開中任何單個(gè)組分給出的范圍、數(shù)值或特性中的任何一個(gè)可以與對(duì)于本公開中其它組分中的任何一個(gè)給出的任何范圍、數(shù)值或特性可互換地使用，以構(gòu)成對(duì)于這些組分中的每一個(gè)都具有確定值的實(shí)施方案，就如在本文中自始至終給出一樣。例如，若兼容的話，可以形成除所給的殘余羥基含量的任何范圍之外還包含所給的任何范圍的增塑劑含量的聚合物層，從而形成許多在本發(fā)明范圍內(nèi)但因?yàn)檫^(guò)于繁瑣而難以窮舉的變化形式。
【權(quán)利要求】
1.一種多層玻璃板,其包含: 第一玻璃基板； 第二玻璃基板； 置于所述第一和第二玻璃基板之間的聚合物層；其中所述聚合物層具有大于33°c的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度；其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約4.0 mm。
2.權(quán)利要求1的多層玻璃板，其中所述聚合物夾層包含聚(乙烯醇縮丁醛)。
3.權(quán)利要求2的多層玻璃板，其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約3.9 mm。
4.權(quán)利要求2的多層玻璃板,其中所述第二玻璃基板的厚度小于所述第一玻璃基板的厚度。
5.權(quán)利要求2的多層玻璃板，其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約3.7 mm。
6.權(quán)利要求2的多層玻璃板，其中當(dāng)所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于4.0 mm時(shí)，所述多層玻璃板具有大于300 N/cm的撓曲剛度。
7.權(quán)利要求2的多層玻璃板，其中所述多層玻璃板具有比具有相同厚度和玻璃配置但不包含玻璃化轉(zhuǎn)變溫度大于33°C的聚合物層的多層板的撓曲剛度高至少10%的撓曲剛度。
8.—種多層玻璃板,其包含: 第一玻璃基板； 第二玻璃基板； 包含第一聚合物層和與所述第一聚合物層相接觸的第二聚合物層的多層式夾層； 其中至少一個(gè)聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)； 其中所述多層式夾層置于所述第一和第二玻璃基板之間；其中至少一個(gè)所述聚合物層具有大于33°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度； 其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約4.0 mm。
9.權(quán)利要求8的多層玻璃板，其中所述第一聚合物層和所述第二聚合物層包含聚(乙烯醇縮丁醛)。
10.權(quán)利要求8的多層玻璃板，其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約3.9 mm。
11.權(quán)利要求9的多層玻璃板，其中所述第二玻璃基板的厚度小于所述第一玻璃基板的厚度。
12.權(quán)利要求9的多層玻璃板，其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約3.7 mm。
13.權(quán)利要求9的多層玻璃板，其中所述多層玻璃板具有比具有相同厚度和玻璃配置但不包含使至少一個(gè)所述聚合物層具有大于33°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度的聚合物的多層板的撓曲剛度高至少10%的撓曲剛度。
14.權(quán)利要求9的多層玻璃板，其中所述多層式夾層包含與所述第二聚合物層相接觸的第三聚合物層，且其中所述第二聚合物層在所述第一和所述第三聚合物層之間。
15.權(quán)利要求14的多層玻璃板，其中所述多層式夾層具有大于或等于29°C的等效玻璃化轉(zhuǎn)變溫度，Teq0
16.權(quán)利要求14的多層玻璃板，其中至少一個(gè)所述聚合物層具有大于33°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和至少一個(gè)所述聚合物層具有小于30°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
17.—種多層玻璃板,其包含: 第一玻璃基板； 第二玻璃基板； 包含第一聚合物層和第二聚合物層的多層式夾層，其中所述第一聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)且具有大于或等于19重量百分比的殘余羥基含量和小于或等于大約35 phr的增塑劑含量，和 所述第二聚合物層包含增塑的聚(乙烯醇縮丁醛)且具有小于或等于16重量百分比的殘余羥基含量和大于或等于大約48 phr的增塑劑含量，其中所述第二聚合物層與所述第一聚合物層相接觸；和， 其中所述第一玻璃基板和所述第二玻璃基板的組合厚度小于或等于大約4.0 mm。
18.權(quán)利要求17的多層玻璃板，其中所述第二玻璃基板的厚度小于所述第一玻璃基板的厚度。
19.權(quán)利要求17的多層玻璃板，其中至少一個(gè)所述聚合物層具有大于33°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度和至少一個(gè)所述聚合物層具有小于30°C的玻璃化轉(zhuǎn)變溫度。
20.權(quán)利要求19的多層玻璃板，其中所述多層式夾層包含與所述第二聚合物層相接觸的第三聚合物層，其中所述第二聚合物層在所述第一和所述第三聚合物層之間。
【文檔編號(hào)】B32B27/06GK104144783SQ201380013128
【公開日】2014年11月12日 申請(qǐng)日期:2013年3月8日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月9日
【發(fā)明者】呂軍 申請(qǐng)人:索羅蒂亞公司