用于層合玻璃的高流動性聚合物夾層的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于多層玻璃面板和具有至少一個聚合物夾層板的多層玻璃面板的 聚合物夾層領域。具體的，本發(fā)明涉及具有改進的高流動性和降低的厚度或者尺寸的聚合 物夾層領域。
【背景技術】
[0002] 通常，多層玻璃面板指的是一種層合體，其包含夾入到兩個玻璃格之間的聚合物 板或者夾層。層合的多層玻璃面板通常用于建筑窗應用，機動車和飛機窗戶，以及光伏太陽 能面板中。前面的兩個應用通常稱作層合的安全玻璃。該層合的安全玻璃中的夾層的主要 作用是吸收施加到該玻璃上的沖擊或者力所產生的能量，甚至在施加力和玻璃破碎時也將 玻璃層保持結合在一起，和防止玻璃破裂成尖銳的板。此外，該夾層通常賦予玻璃明顯更高 的隔音等級，降低的UV和/或IR光透射率，和增強相關的窗戶的美學吸引力。在光伏應用中， 所述夾層的主要功能是包封光伏太陽能面板，其用于在商業(yè)和住宅應用中發(fā)電和供電。
[0003] 夾層通常是通過將聚合物樹脂例如聚乙烯醇縮丁醛與一種或多種增塑劑混合，并 且通過任何適用的方法或者本領域技術人員已知的方法來將該混合物熔融加工成板來生 產的，包括但不限于擠出。其他另外的添加劑可以任選的加入來用于各種其他目的。在該夾 層板形成后，通常將它收集和卷起用于運輸和存儲和隨后用于多層玻璃面板中，如下所述。
[0004] 下面提供了一種簡化的說明方式，在其中多層玻璃面板通常是以與夾層組合來生 產的。首先，將至少一個聚合物夾層板置于兩個基底之間，并且修剪掉邊緣上的任何多余夾 層，產生組件。將多聚合物夾層板置于兩個基底內產生具有多聚合物夾層的多層玻璃面板 并不鮮見。然后，通過適用的方法或者本領域技術人員已知的方法從該組件中除去空氣;例 如通過捏合輥，真空袋，真空環(huán)或者另一脫氣機構。此外，通過本領域技術人員已知的任何 方法將該夾層部分壓接到基底上。在最后的步驟中，為了形成最終的一元結構，通過本領域 技術人員已知的高溫和高壓層合方法，使得這種初步結合更耐久，例如但不限于高壓釜加 工。
[0005] 通常，在制造多層玻璃面板領域中所遇到的兩個(2)常見問題是:來自于低效的脫 氣或除氣的分層和起泡。分層是層合體分裂或分離成單個層，例如基底與夾層的分離。這通 常發(fā)生在多層玻璃面板邊緣周圍，并且通常是玻璃和夾層之間的結合由于大氣濕氣侵蝕， 面板密封劑降解和/或施加到玻璃上的過度應力導致的破壞的結果。某些條件傾向于加速 邊緣分層的顯現(xiàn)，特別是當一種或多種基底波化或者彎曲時更是如此。如果該分層延伸過 大進入面板中，則玻璃面板的結構完整性可能會被損壞。
[0006] 脫氣或者除氣是除去多層玻璃面板中存在的氣體或者空氣。多層玻璃面板中夾帶 的氣體會對面板的光學透明性和粘附性產生不利的或者退化的作用。在構建該層合的多層 玻璃面板的制造方法過程中，氣體會變成夾帶在基底和一種或多種聚合物夾層之間的間隙 中。通常，這種夾帶的空氣是在玻璃窗或者面板制造方法中通過方法例如真空脫氣該構造， 在一對輥子之間捏合所述組件或者通過本領域技術人員已知的一些其他方法來除去的。但 是，這些技術在除去基底之間的間隙空間中所夾帶的全部空氣方面并不總是有效的，特別 是當一種或多種基底是波化的或者彎曲的時更是如此。通常，存在于多層玻璃面板間隙空 間中的氣體采用了在聚合物夾層板中的氣泡形式或者在聚合物夾層板和基底之間的氣袋 形式--稱作"起泡"。
[0007] 當該夾層與彎曲的或者波化玻璃(包括但不限于淬火玻璃，熱增強/韌化玻璃，錯 配玻璃，用于制造擋風玻璃的彎曲玻璃)一起使用，和用于光伏應用(這里包括了另外的部 件，其引起了不平坦)時，分層和起泡是特別顯著和嚴重的。例如，淬火玻璃的加工產生了一 些畸變和輥波，和因此淬火玻璃通常沒有普通的退火玻璃那樣平。在這樣的應用中，基底的 波度在基底本身之間和基底與夾層之間產生了間隙，導致分層和氣泡形成的傾向增加。在 終端產品多層玻璃面板將用于其中光學品質或結構完整性非常重要的應用中的情況中，分 層和氣泡形成都是不期望的和有問題的。因此，產生基本上沒有任何氣袋或者氣泡的近乎 完美的層合玻璃在多層玻璃面板制造方法中是極為重要的。不僅在剛剛制造后產生沒有氣 袋和氣泡的多層玻璃面板是重要的，而且永久性也是重要的。在多層玻璃面板領域中面板 經(jīng)時出現(xiàn)溶解的氣體(例如形成氣泡）的缺陷并不鮮見，特別是在高溫和在某些氣候條件和 目光曝露下更是如此。如果玻璃面板是彎曲和/或波化的，則更多的氣體或者多余的空氣將 夾帶在該層合面板中。夾帶在層合面板中的多余空氣將明顯降低該面板對于高溫和不利氣 候條件的耐受性，即，氣泡會在較低溫度形成。因此，除了使得層合體生產線沒有任何氣泡 或者氣態(tài)腔室之外，同樣重要的是使得多層玻璃面板在終端使用條件下在明顯較長的時間 內保持沒有氣體，來滿足它的商業(yè)作用。
[0008] 作為防止彎曲玻璃分層和起泡的一個措施，已經(jīng)普遍的是增加夾層厚度或者夾層 流動性(例如增加增塑劑負載量，或者使用第二增塑劑，例如單獨使用環(huán)氧化植物油或者其 與常規(guī)增塑劑一起使用（如美國專利申請公開20130074931A1所公開的，其全部內容以引文 形式并入本文）），或者二者。增加流動性增大了夾層填充間隙的能力，該間隙是使用彎曲或 者波化玻璃基底中固有的。但是，本領域以前使用的一些這種夾層組合物的存在幾個問題。 例如厚度增加會帶來成本和價格二者的增加。流動性增加會帶來其他問題，包括:結塊，增 塑劑滲出（如果增塑劑負載量過高的話），蠕變，表面粗糙度形成，降低的機械強度和降低的 制造能力。
[0009] 本領域技術人員公知結塊是聚合物夾層彼此粘連。結塊可以是聚合物夾層板的制 造、存儲和分配過程中的問題，這里該聚合物夾層板(其在大部分常規(guī)方法中以卷的形式存 儲)彼此接觸(例如當它們卷起時）。當夾層流動性增加時，通常該夾層變得更易于結塊，作 為結果，它會難以（如果不是不可能的話)分離該聚合物夾層板。
[0010] 懦變是固體夾層材料在應力影響下緩慢移動或者永久變形的傾向。懦變會是有問 題的，因為作為該夾層蠕變的結果，多層玻璃面板傾向于變得變形和延長。例如兩個玻璃面 板經(jīng)時會開始彼此滑動離開。如果多層玻璃面板沒有安裝在框架或者其他機械裝置(其連 接到前和后玻璃面板二者上），則蠕變將是更有問題的。更合適的，僅僅后玻璃面板連接到 安裝系統(tǒng)上。前玻璃面板(無支撐的）依靠該夾層來承載它的重量，并且保持該層合玻璃的 結構完整性和耐久性。當該面板是垂直的或者以一定角度布置時，經(jīng)常關注的是該無支撐 的玻璃面板的重量在某些條件例如高溫氣候中會經(jīng)歷"重力誘導的蠕變"或者偏移。該蠕變 行為受到面板的安裝環(huán)境的影響。例如，如果該面板安裝在熱帶，則它將曝露于比非熱帶明 顯更高的溫度。通常蠕變是由聚合物經(jīng)時的粘彈性流動產生的。在一些情形中，這種蠕變會 產生夾層和所形成的多層玻璃面板的結構缺陷和降低的機械強度。理想的，存在著非常小 的移動(例如小于Imm，或者小于0.5mm)，或者甚至沒有移動或者沒有懦變。增加流動性伴隨 著蠕變問題增加的傾向。
[0011] 表面粗糙度(作為Rz來表征)是本領域技術人員公知的夾層表面紋理中較細的表 面不規(guī)則性的度量，即，在夾層板表面上區(qū)別于平坦的聚合物夾層板的假想平面所存在的 峰和空間。適當?shù)谋砻娲植诙人绞菍雍线^程中良好的脫氣性能所需要的。如果表面粗糙 度過低，則脫氣將變得不可能。另一方面，如果表面粗糙度過高，則夾層中大的表面不規(guī)則 性將難以在層合過程中除去，導致更多的氣體夾帶在多層玻璃面板中。過低或者過高的表 面粗糙度將產生差的脫氣性能和引起更多的起泡和分層，如上所述。
[0012] 表面粗糙度的程度至少部分的是產生夾層中所用的制造方法的結果。通常，在制 造過程中存在著產生表面粗糙度的兩種方式:在擠出過程中通過熔體破裂形成"無規(guī)粗糙" 表面(參見例如美國專利No. 5595818和4654179,其全部內容以引文形式并入本文），或者通 過壓花在夾層板上賦予一定表面(參見例如美國專利No. 6093471，其全部內容以引文形式 并入本文）。通過兩種方法形成的表面（即，無規(guī)粗糙和壓花表面)將受到夾層的流變性(例 如流動性）的影響。例如流動性的增加會導致擠出過程中熔體破裂所形成的表面粗糙度的 降低（g卩，表面粗糙度Rz會過低，其將使得脫氣更困難，引起更多的起泡和分層）。同樣，這樣 的起泡和分層是不期望的，并且會導致夾層的視覺和結構缺陷以及降低夾層和所形成的多 層玻璃面板的機械強度。在一些極端情況中，熔體破裂所形成的表面粗糙度將是極低的(或 者該板將是非常光滑的），這歸因于用于改進流動性的配方變化，因為將不存在聚合物熔體 "破裂"來引起表面不規(guī)則性。在其中期望非常低的或者沒有表面粗糙度水平，或者甚至其 中期望增加的表面粗糙度(表面粗糙度水平高于熔體破裂所形成的表面粗糙度水平)這樣 的情況中，必須使用壓花技術來生產具有足夠的表面粗糙度Rz的表面(例如至少是25μπι，或 者至少30μπι，或者大于30μπι)。該壓花方法需要另外的制造步驟，并且會是一種更復雜的方 法，最終的結果會是更低的效率，增加的能量成本和生產能力的損失。
[0013] 總之，分層和起泡是多層玻璃面板領域的常見問題。當使用波化或者彎曲基底時 這些常見問題是特別嚴重的。在校正與波形或彎曲基底相關的這些問題的嘗試中，使用具 有增加的厚度或者流動性或二者的夾層變得很普遍。但是，以前所用夾層增加的厚度和/或 流動性導致了諸多的其他不利的犧牲，包括但不限于增加的制造成本(即，與增加夾層厚度 有關的成本），結塊，蠕變，滲出，表面粗糙度形成，降低的機械強度和降低的制造能力。

【發(fā)明內容】

[0014] 因為本領域的這些和其他問題，此處所述的是一種高流動性夾層等，其包含:聚乙 烯醇縮丁醛層，其包含聚乙烯醇縮丁醛樹脂，該聚乙烯醇縮丁醛樹脂通過尺寸排阻色譜法 使用小角度激光散射所測量的樹脂分子量(M w)是大約100000道爾頓到小于大約180000道 爾頓;和至少一種增塑劑;其中該高流動性夾層根據(jù)DF135測量的流動性是大約0.235mm-大 約0.335mm，蠕變小于或者等于1.0mm，和通過熔體破裂所形成的表面粗糙度Rz大于或者等 于大約25μπι。在一些實施方案中，該高流動性夾層根據(jù)DF135測量的流動性是至少大約 0.250mm。作為此處使用的，術語"分子量"表示重均分子量(M w)，其是通過尺寸排阻色譜法， 使用小角度激光散射，并且相對于聚苯乙烯校正標準物來測量的，如下面進一步討論的。在 一些實施方案中，該增塑劑可以選自：三甘醇二-(2-乙基己酸酯）、三甘醇二-(2-乙基丁酸 酯）、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環(huán)己基己二酸己酯、 己二酸二異壬基酯、己二酸庚基壬基酯和癸二酸二丁酯。在一些實施方案中，該高流動性夾 層進一步包含抗結塊劑，和該抗結塊劑可以是具有下面通式的脂肪酸酰胺：
[0015]
[0016]其中R表示包含具有大約12-大約40個碳原子的烴鏈的抗結塊鏈段，和f表示H或 者具有1-大約40個碳原子的烴鏈。在一些實施方案中，該高流動性夾層所形成的表面粗糙 度Rz大于或者等于大約30μπι，或者大于或者等于大約35μπι。在一些實施方案中，該高流動性 夾層所形成的表面粗糙度Rz小于或者等于大約65μπι。在一些實施方案中，該高流動性夾層 的蠕變小于或者等于〇.5mm。在實施方案中，該高流動性夾層的玻璃化轉變溫度(T g)是大約 20 °C -大約40 °C，或者大約25 °C -大約35 °C，或者大約30 °C -大約35 °C。
[0017] 在另一實施方案中，此處公開的高流動性夾層包含:聚乙烯醇縮丁醛層，其包含聚 乙烯醇縮丁醛樹脂，該聚乙烯醇縮丁醛樹脂通過尺寸排阻色譜法使用小角度激光散射所測 量的樹脂分子量(M w)是大約100000道爾頓到小于大約180000道爾頓;至少一種增塑劑;和 抗結塊劑;其中該高流動性夾層根據(jù)DF135測量的流動性是大約0.235mm-大約0.335mm，蠕 變小于或者等于I. 〇mm，玻璃化轉變溫度(Tg)是大約20°C_大約40 °C，和作為熔體破裂所形 成的表面粗糙度Rz大于或者等于大約25μπι。在一些實施方案中，該高流動性夾層所形成的 表面粗糙度Rz小于或者等于大約65μηι。懦變可以小于大約0.5mm。該高流動性夾層的玻璃化 轉變溫度(T g)可以是大約25°C_大約35°C，或者大約30°C_大約35°C。在一些實施方案中，該 夾層是多層化夾層，其中該夾層進一步包含第二聚乙烯醇縮丁醛層和第三聚乙烯醇縮丁醛 層，該第二聚乙烯醇縮丁醛層包含聚乙烯醇縮丁醛樹脂，該聚乙烯醇縮丁醛樹脂通過尺寸 排阻色譜法使用小角度激光散射所測量的樹脂分子量(M w)是大約100000道爾頓到小于大 約180000道爾頓，和該第三聚乙烯醇縮丁醛層包含聚