JP2008526573A - 湿気バリアを有する積層板 - Google Patents

Abstract

本発明は、上に多重ポリマー層を配設された多層ガラスパネルの分野に属し、より詳しくは、本発明は、湿気バリア層が含まれる、上に多重ポリマー層を配設された多重窓ガラスの分野に属する。

Description

本発明は、上に多重ポリマー層を配設された多層ガラスパネルの分野に属し、より詳しくは、本発明は、その上に湿気バリア層を含む多重ポリマー層を配設された多重窓ガラスの分野に属する。

ポリ（ビニルブチラール）（ＰＶＢ）は、安全ガラスまたはポリマー積層板などの光透過積層板における中間層として使用することのできるポリマーシートの製造において、一般に使用される。安全ガラスは一般に、２枚のガラスの間に配設されたポリ（ビニルブチラール）シートを備えた透明な積層板のことをいう。安全ガラスは、建築および自動車の開口部における透明なバリアを提供するために、しばしば使用される。安全ガラスの主要な機能は、物体の衝撃によって引き起こされたものなどのエネルギーを開口部を貫通させることなく、吸収することである。

多くの用途において、ガラス１枚のみを使用して、その上にポリマー材料の単層以上の層を配設した多層ガラスパネルを製造することが望ましい。１つの単純な形態においては、ポリ（ビニルブチラール）／ポリエステルの２層構造体が、ポリ（ビニルブチラール）をガラスに接触させてガラス板の上に配設され、次いで、３層パネルを積層して、二重層（ｂｉｌａｙｅｒ）としても知られている、最終の多層ガラスパネルを製造する。

しかし、このような二重層は、ある一定の環境条件に曝されると、湿気がポリエステルを通ってポリ（ビニルブチラール）中に進入することを含めて、層間剥離を生じやすい。水がポリ（ビニルブチラール）層に進入すると、水分含有量の増大によってポリ（ビニルブチラール）の接着特性が好ましくない影響を受けるので、パネル全体の層間剥離が生じることがある。

湿気の進入を軽減させる試みには、ポリウレタンの代わりにポリ（ビニルブチラール）を使用すること、ポリ（ビニルブチラール）層中に添加物を含めること、およびポリ（ビニルブチラール）の分子特性を細かく調節して、水を吸収および保持する傾向がより小さい層を作りだすことが含まれている。これらの試みはすべてバラツキのある結果となっている。

したがって、曝露されたプラスチック表面を有する改善された多層ガラスユニットのための、さらに改善された組成物および製造方法が望まれる。

ここに、本発明に従って、多重ポリマー層を取り入れ、多重ポリマー層の少なくとも１つが環境に曝露されている多重ガラス板パネルを記述する。環境とポリマーシートの内面層との間にバリア層を含めることにより、層間剥離による全体のガラスパネルの劣化が改善される。

本発明は、湿気バリア層を中に取り入れた多層ガラスパネルを対象とする。湿気バリア層は、ガラスパネル中に配設されたポリマーシートの水分含有量の最終的な増大を防止または低減させる機能を果たす。このような保護がなければ、多層ガラスパネルは、ポリマーシートの、隣接層（通常はガラスおよびポリマーフィルムである。）への接着力を低減させうる、ポリマーシートの湿気含有量の増大によって引き起こされる、層間剥離を受ける。

１０で全体を示した図１の概略断面図において示されているように、従来の３層ガラスパネルは、ガラス板１２、前記ガラス板１２に接触して配設されたポリマーシート１４、およびポリマーシート１４に接触して配設されたポリマーフィルム１６を有する。潜在的に湿気のある、パネルが曝露される環境は、１８として示されている。ハードコート層（示されていない。）をポリマーシート１４と向かい合っているポリマーフィルム１６に接触させて配設することができる。この従来の配置においては、環境が高温および／または高湿度であるという条件により、水蒸気がハードコート（該当する場合）を通過して、ポリマーフィルム１６を通過してポリマーシート１４中へ移動することができ、ポリマーシート１４の湿気含有量を蓄積し、増大させることができる。以下に詳細に記述されるように、ポリマーシート１４は、熱可塑性物質の多くの種類を含むことができ、特に、例えば、ポリ（ビニルブチラール）を含むことができる。これもまた以下において詳細に記述されるポリマーフィルム１６は、種々の熱可塑性物質を含むこともでき、特に、例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）を含むことができる。例えば、典型的な配列は、ガラス／／ポリ（ビニルブチラール）／／ポリ（エチレンテレフタレート）／／ハードコートであり、ハードコートは場合により使用することができる。図１に示された配列の種類は、ガラスを２枚有する従来の多層ガラスパネルを利用するのが適切でない場合、有用である。

使用することのできる別の配列は、図１において示されているガラス層１２の代わりに、別の剛性基板を用いる。ポリカーボネートなどのプラスチックに加えて、剛性基板は、任意の従来の積層パネル、例えば、−ガラス／／ポリ（ビニルブチラール）／／ガラスの配列を有する３層パネルでありうる。これは、例えば、−ガラス／／ポリ（ビニルブチラール）／／ガラス／／ポリ（ビニルブチラール）／／ポリ（エチレンテレフタレート）／／ハードコート（ハードコートは場合により使用する。）の配置を有する最終製品をもたらすはずである。この配置において、ポリ（ビニルブチラール）／／ポリ（エチレンテレフタレート）は破片防御物としての役割を果たす。

本発明によれば、上記の配置のどちらでも、ポリマーフィルム１６のどちらかの面または両面の上に湿気バリア層を加えることによって、改変させることができる。共に、本明細書において使用されるポリマーフィルム１６および湿気バリア層は、「外層」を構成する。湿気バリア層がポリマーフィルムのポリマーシート側の上に配設される場合は、層の順番は、剛性基板／／ポリマーシート／／湿気バリア層／／ポリマーフィルム／／ハードコート（ハードコートは場合により使用する。）である。別法として、湿気バリア層がポリマーフィルムのハードコート側の上に配設される場合は、順番は、剛性基板／／ポリマーシート／／ポリマーフィルム／／湿気バリア層／／ハードコート（ハードコートは場合により使用する。）である。

本明細書において使用される「湿気バリア層」は、ポリマーフィルムに直接適用できるいかなる層をも意味し、またはいくつかの場合においては、比較的薄くて、多層パネルにおいて使用するために光学的に容認され、この用途の他の材料と適合可能であり、以下に記載の試験に従って求められた、１．５％未満の「相対水分進入値」をもたらす、ポリマーシートを意味する。

種々の実施形態において、本発明の湿気バリア層は、１．５％未満、１．３％未満、１．１％未満および最も好ましくは、１．０％未満の相対水分進入値を有する。

種々の実施形態において、本発明の湿気バリア層は、所望の光学的特性をもたらすために比較的薄く、例えば、厚さが１００ｎｍ未満でありうる。好ましい実施形態においては、湿気バリア層は、３０ｎｍ未満、２５ｎｍ未満、２０ｎｍ未満または１５ｎｍ未満の厚さを有する。

本発明の湿気バリア層は、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、酸化アルミニウム、酸化ケイ素、およびこれらの混合物および組合せからなる群から選択された構成要素を含むことができる。種々の実施形態において、湿気バリア層は、インジウムスズ酸化物、酸化アルミニウムおよび酸化ケイ素からなる群から選択された構成要素を含む。種々の実施形態において、湿気バリア層は、酸窒化物を含み、種々の実施形態において湿気バリア層は、酸窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、または酸窒化チタンを含む。

湿気バリア層をポリマーフィルム上に、またはある場合にはポリマーシート上に、任意の従来法、例えば、スパッタリングまたは熱蒸着を用いて適用できる；さらなる例は、「ポリマーフィルム」と題する節において提供する。

上記の実施形態に加えて、用途に従ってさらなる層を多層構造体中に取り入れることができる。例えば、剛性基板層を改変して、中間に単層以上のポリマー層（例えば、ポリマーシート／／ポリマーフィルム／／ポリマーシートの構造体）が配設されている、ガラス１枚からガラス２枚以上までの、所望に応じた多数の層または少数の層を含むことができる。さらに必要に応じて、追加層を剛性基板とポリマーシート／／外層（ポリマーフィルム＋湿気バリア層）との間に追加することができる。例えば、ポリ（ビニルブチラール）の追加層をポリマーシート／／外層と剛性基板との間に挿入することができる。これらの実施形態においては、例えば、２つのポリマーシートを有する実施形態においては、ポリマーシートは異なる組成を有することができ、望ましい特性、例えば、ノイズの抑制または赤外吸収または紫外吸収をもたらすことができる。さらなる実施形態においては、剛性基板は、任意の従来のプラスチックまたはガラスであることができ、特別な実施形態においては、ガラスは、強化ガラスであることができ、このガラスを使用することにより、窓により大きな強度が付与されるはずである。

ポリマーフィルム
本明細書において使用される「ポリマーフィルム」は、性能向上層としての機能を果たす、相対的に薄く、剛性のあるポリマー層を意味する。本明細書において使用されるポリマーフィルムとポリマーシートが異なるのは、ポリマーフィルム自体としては、必要な耐貫通性およびガラス保持特性を多層ガラス構造体に付与することはなく、むしろ赤外吸収特性などの性能向上をもたらすという点においてである。ポリ（エチレンテレフタレート）は、ポリマーフィルムとして最も普通に使用される。

図１の要素１６などのポリマーフィルムは、比較的平坦な、安定した表面をもたらす、十分に剛性である任意の適切なフィルム、例えば、多層ガラスパネルにおいて性能向上層として従来から使用されているポリマーフィルムでありうる。ポリマーフィルムは、好ましくは光学的に透明（すなわち、層の１つの面に隣接する物体を別の面から層を通して観察する特定の観察者の目が、心地よく見ることができる。）であり、通常、組成に関係なく、隣接するポリマーシートよりも大きな、いくつかの実施形態においてはかなり大きな引張り係数を有する。種々の実施形態において、ポリマーフィルムは熱可塑性材料を含む。適切な特性を有する熱可塑性材料の中には、ナイロン、ポリウレタン、アクリル、ポリカーボネート、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、酢酸セルロースおよび三酢酸セルロース、塩化ビニルポリマーおよびコポリマーなどがある。種々の実施形態においては、ポリマーフィルムは、ポリエステルを含む、顕著な特性を有する再延伸熱可塑性フィルムなどの材料を含む。種々の実施形態において、ポリマーフィルムは、ポリ（エチレンテレフタレート）を含むかポリ（エチレンテレフタレート）からなり、さらに種々の実施形態において、ポリエチレンテレフタレートは、二軸延伸されて強度を向上させ、および／または熱安定化されて、高温に曝された場合、低収縮特性をもたらす（例えば、１５０℃で３０分後の、両方向の収縮が２％未満）。

種々の実施形態において、ポリマーフィルムは、０．０１３から０．２０ｍｍ、０．０２５から０．１ｍｍ、または０．０４から０．０６ｍｍの厚さを有することができる。ポリマーフィルムは、場合により表面処理されてまたは機能性性能層を被覆されて、接着または赤外放射反射などの、１つ以上の特性を改善することができる。これらの機能性性能層には、例えば、太陽光に曝された場合、赤外太陽放射を反射し、可視光を透過させる多層積層が含まれる。この多層積層は、当技術分野において知られており（例えば、ＷＯ８８／０１２３０および米国特許第４７９９７４５号を参照されたい。）、例えば、１つ以上のオングストローム厚さの金属層および１つ以上の（例えば、２つの）順番に堆積された、光学的に協力する誘電体層を含むことができる。これもまた知られているように（例えば、米国特許第４０１７６６１号および第４７８６７８３号を参照されたい。）、金属層は場合により、関連している任意のガラス層の除霜または防曇のために、電気的に抵抗加熱されうる。本発明によって使用されうる、ポリ（エチレンテレフタレート）フィルムおよびその他のポリマーフィルムのための種々の被覆および表面処理技術は、公表された欧州特許出願第０１５７０３０号において開示されている。

ハードコート
いずれかの適切な、従来のハードコートを、本発明の多層ガラスパネルの外層上の耐擦傷性層として使用することができる。特に、ハードコートは、ポリ（ケイ酸）およびフッ素化モノマーのコポリマーと、（米国特許第３４２９８４５号に記載されているような）第一級アルコールを含有する化合物、または（米国特許第３４２９８４６号に記載されているような）第一級または第二級アルコールを含有する化合物との組合せでありうる。この目的に適した、他の耐摩耗性被覆材料は、米国特許第３３９０２０３号；第３５１４４２５号；および第３５４６３１８号に記載されている。

有用なハードコートのさらなる例には、メチルトリエトキシシランの加水分解および縮合生成物を加熱またはプラズマ処理して得られる硬化製品が含まれる。

有用なハードコートには、また、アクリレート官能基（比較的低い分子量を有する、ポリエステル、ポリエーテル、アクリル酸、エポキシ、ウレタン、アルキド、スピロアセタール、ポリブタジエンまたはポリチオールポリエン樹脂など）；多価アルコールなどの多官能性化合物のメタクリレートオリゴマーまたはプレポリマー；または反応性希釈剤として、比較的大量の単官能性モノマー（メタクリル酸エチル、メタクリル酸エチルヘキシル、スチレン、メチルスチレンまたはＮ−ビニルピロリドンなど）、または多官能性モノマー（トリメチロールプロパントリメタクリレート、ヘキサンジオールメタクリレート、トリプロピレングリコールジメタクリレート、ジエチレングリコールジメタクリレート、ペンタエリスリトールトリメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサメタクリレート、１，６−ヘキサンジオールジメタクリレートまたはネオペンチルグリコールジメタクリレートなど）を含む樹脂が含まれる。

ポリマーシート
以下の節において、本発明のポリマーシートを形成するために使用することができる、ポリ（ビニルブチラール）などの種々の材料を説明する。

本明細書において使用される「ポリマーシート」は、積層ガラスパネルに十分な耐貫通性およびガラス保持特性を付与する中間層として使用するのに単独で適している薄層に、または２層以上の層の積層状態において適している薄層に、任意の適切な方法によって形成される、任意の熱可塑性ポリマー組成物を意味する。可塑化ポリ（ビニルブチラール）は、ポリマーシートを形成するために最も普通に使用される。

接着だけの目的で非常に薄い層として利用される接着層は、「ポリマーシート」の定義から特に排除されている。２つの非接着層（例えば、ポリ（エチレンテレフタレート）とガラス）を一緒に接着する目的で利用されるこれらの非常に薄い層は、一般に厚さが０．２ｍｍ未満であり、ポリ（ビニルブチラール）および同種類の材料が含まれるうる。本発明の種々の実施形態において、ポリマーシート層は、厚さが０．２５から３．０ｍｍ、０．２５から１．０ｍｍ、０．２５から０．５ｍｍ、または０．３から０．４ｍｍである。

本発明のポリマーシートは、いかなる適切なポリマーをも含むことができるが、好ましい実施形態においては、上記で例示されているように、ポリマーシートは、ポリ（ビニルブチラール）を含む。ポリマーシートのポリマー成分としてポリ（ビニルブチラール）を含む、本明細書において提示された本発明の実施形態のいずれにおいても、ポリマー成分がポリ（ビニルブチラール）からなるまたは本質的になる別の実施形態が含まれている。これらの実施形態においては、本明細書において開示されている、可塑剤を含む添加物の変形形態のいずれをも、ポリ（ビニルブチラール）からなるまたは本質的になるポリマーを有するポリマーシートに使用することができる。

一実施形態においては、ポリマーシートは部分的にアセタール化されたポリ（ビニルアルコール）をベースとするポリマーを含む。別の実施形態においては、ポリマーシートは、ポリ（ビニルブチラール）、ポリウレタン、ポリ塩化ビニル、ポリ（エチレン酢酸ビニル）、これらの組合せなどからなる群から選択されたポリマーを含む。他の実施形態においては、ポリマーシートは、可塑化ポリ（ビニルブチラール）を含む。さらなる実施形態においては、ポリマーシートは、ポリ（ビニルブチラール）および１つ以上のその他のポリマーを含む。適切なガラス転移温度を有するその他のポリマーもまた、使用することができる。好ましい範囲、値、および／または方法が、ポリ（ビニルブチラール）に対して、（例えば、限定なしで、可塑剤、成分の百分率、厚さ、および特性増強用添加物に対して）、具体的に与えられる本明細書における節のいずれにおいても、これらの範囲は、適用可能な場合は、ポリマーシートにおける成分と同程度に有用である、本明細書において開示されたその他のポリマーおよびポリマーブレンドにもまた当てはまる。

ポリ（ビニルブチラール）を含む実施形態に関しては、ポリ（ビニルブチラール）は、ポリ（ビニルアルコール）（ＰＶＯＨ）を酸触媒の存在下でブチルアルデヒドと反応させ、次いで触媒を中和、樹脂を分離、安定化し、乾燥することを含む、周知のアセタール化プロセスによって製造することができる。

種々の実施形態において、ポリ（ビニルブチラール）を含むポリマーシートは、ポリ（ビニルアルコール）として計算された１０から３５重量パーセント（ｗｔ％）のヒドロキシル基、ポリ（ビニルアルコール）として計算された１３から３０ｗｔ％のヒドロキシル基、またはポリ（ビニルアルコール）として計算された１５から２２ｗｔ％のヒドロキシル基を含む。ポリマーシートはまた、ポリビニルアセテートとして計算された、１５ｗｔ％未満の残留エステル基、１３ｗｔ％、１１ｗｔ％、９ｗｔ％、７ｗｔ％、５ｗｔ％または３ｗｔ％未満の残留エステル基を含むことができ、残部はアセタール、好ましくはブチルアルデヒドアセタールであるが、場合により、その他の少量のアセタール基、例えば、２−エチルヘキサナール基（例えば、米国特許第５１３７９５４号を参照されたい。）を含む。

種々の実施形態において、ポリマーシートは、１モル当たり、少なくとも３０，０００、４０，０００、５０，０００、５５，０００、６０，０００、６５，０００、７０，０００、１２０，０００、２５０，０００、または少なくとも３５０，０００グラム（ｇ／ｍｏｌｅまたはダルトン）の分子量を有する、ポリ（ビニルブチラール）を含む。ジアルデヒドまたはトリアルデヒドの少量をアセタール化ステップの間に添加して、分子量を少なくとも３５０ｇ／ｍまで増大させることもできる（例えば、米国特許第４９０２４６４号；第４８７４８１４号；第４８１４５２９号；第４６５４１７９号を参照されたい。）。本明細書において使用される用語「分子量」は、重量平均分子量を意味する。適切な任意の方法を使用して、本発明のポリマーシートを製造することができる。ポリ（ビニルブチラール）を製造するための適切な方法の詳細は、当業者に知られている（例えば、米国特許第２２８２０５７号および第２２８２０２６号を参照されたい。）。一実施形態においては、Ｂ．Ｅ．Ｗａｄｅ、Ｅｎｃｙｃｌｏｐｅｄｉａ ｏｆ Ｐｏｌｙｍｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ＆ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、第３版、第８巻、３８１〜３９９頁（２００３）の、Ｖｉｎｙｌ Ａｃｅｔａｌ Ｐｏｌｙｍｅｒｓに記載の溶媒法を使用することができる。別の実施形態では、その明細書に記載の水を用いた方法を使用することができる。ポリ（ビニルブチラール）は、例えば、Ｂｕｔｖａｒ（ビューツバル）（商標）樹脂としてＳｏｌｕｔｉａ Ｉｎｃ．、セントルイス、ミズリー州から種々の形態で市販されている。

酢酸ナトリウム、酢酸カリウム、およびマグネシウム塩を含む、種々の接着制御剤を本発明のポリマーシートにおいて使用することができる。本発明の実施形態によって使用することができるマグネシウム塩には、これに限らないが、米国特許第５７２８４７２号において開示されたもの（サリチル酸マグネシウム、ニコチン酸マグネシウム、マグネシウムジ−（２−アミノベンゾエート）、マグネシウムジ−（３−ヒドロキシ−２−ナフトエート）、およびマグネシウムビス（２−エチルブチレート）（ｃｈｅｍｉｃａｌ ａｂｓｔｒａｃｔｓ ｎｕｍｂｅｒ ７９９９２−７６−０）など）が含まれる。本発明の種々の実施形態において、マグネシウム塩は、マグネシウムビス（２−エチルブチレート）である。

添加物をポリマーシート中に取り入れて最終製品の性能を高めることができる。このような添加物には、これに限らないが、以下の試剤が含まれる：当技術分野において知られている、ブロッキング防止剤、可塑剤、染料、顔料、安定剤（例えば、紫外線安定剤）、酸化防止剤、難燃剤、赤外吸収剤、および前述の添加物の組合せなど。

本発明のポリマーシートの種々の実施形態において、ポリマーシートは、樹脂１００部当たり（ｐｈｒ）、２０から６０、２５から６０、２０から８０、または１０から７０部の可塑剤を含むことができる。勿論、特定の用途に適切であるこの他の量を使用することができる。いくつかの実施形態においては、可塑剤は、２０個未満の、１５個未満の、１２個未満のまたは１０個未満の炭素原子を有する、炭化水素セグメントを有する。

可塑剤の量を調節して、ポリ（ビニルブチラール）シートのガラス転移温度（Ｔ_ｇ）に影響を及ぼすことができる。一般に、可塑剤をより多く添加すると、Ｔ_ｇを低下させる。本発明のポリ（ビニルブチラール）ポリマーシートは、４０℃以下の、３５℃以下の、３０℃以下の、２５℃以下の、２０℃以下の、および１５℃以下のＴ_ｇを有することができる。

任意の適切な可塑剤を本発明のポリマー樹脂に添加して、ポリマーシートを形成するようにすることができる。本発明のポリマーシートにおいて使用する可塑剤には、とりわけ、多塩基酸または多価アルコールのエステルが含まれうる。適切な可塑剤には、例えば、トリエチレングリコールジ−（２−エチルブチレート）、トリエチレングリコールジ−（２−エチルヘキサノエート）、トリエチレングリコールジヘプタノエート、テトラエチレングリコールジヘプタノエート、ジヘキシルアジペート、ジオクチルアジペート、ヘキシルシクロヘキシルアジペート、ヘプチルとノニルアジペートとの混合物、ジイソノニルアジペート、ヘプチルノニルアジペート、ジブチルセバケート、油で改質されたセバシン酸アルキドなどのポリマー可塑剤、および米国特許第３８４１８９０号において開示されたものなどのホスフェートとアジペートとの混合物および米国特許第４１４４２１７号において開示されたものなどのアジペート、ならびに前述したものの混合物および組合せが含まれる。使用することのできる他の可塑剤は、米国特許第５０１３７７９号に開示されたように、Ｃ_４からＣ_９のアルキルアルコールおよびＣ_４からＣ_１０の環式アルコールから製造された混合アジペートおよびヘキシルアジペートなどのＣ_６からＣ_８のアジピン酸エステルである。種々の実施形態において、使用される可塑剤は、ジヘキシルアジペートおよび／またはトリエチレングリコールジ−２エチルヘキサノエートである。

本明細書において使用される「樹脂」は、酸触媒作用および続いて行われるポリマー前駆体の中和から得られる混合物から、取り出されるポリマー（例えば、ポリ（ビニルブチラール））成分を指す。樹脂は一般に、ポリマー（例えば、ポリ（ビニルブチラール））に加えて、アセテート、塩、およびアルコールなどの他の成分を有する。本明細書において使用される「メルト」は、樹脂と可塑剤および場合によりその他の添加剤との、融解された混合物を指す。

ポリ（ビニルブチラール）ポリマーおよび可塑剤添加物を当業者に知られている方法により、熱的に処理してシート形状に形成することができる。ポリ（ビニルブチラール）シートを形成する１つの例示的な方法は、樹脂、可塑剤、および添加物を含む融解されたポリ（ビニルブチラール）（以後「メルト」）をシートダイ（例えば、１つの次元が、これと垂直な次元よりも大幅に大きい開口部を有するダイ）に強制的に通すことによって、押出すことを含む。ポリ（ビニルブチラール）シートを形成する別の例示的な方法は、メルトをダイからローラー上へ流し出し、樹脂を固化させ、引き続き固化された樹脂をシートとして取り出すことを含む。

本発明の窓は、当技術分野において知られているどの方法によっても製造することができる。種々の実施形態において、ガラス１枚および多層ポリマーは、以下の層：ガラス／／ポリマーシート／／ポリマーフィルム／／ガラスを積み重ね、次いで積層することによって形成される。この積み重ねの積層は、知られているオートクレーブ法を含む、当技術分野における任意の適切な積層方法によって実施することができる。積層後、ポリマーフィルムに接触しているガラス板をポリマーフィルムから剥がすことができ、上に配設されたポリマーシートおよびポリマーシート上に配設されたポリマーフィルムを有するガラス１枚を後に残す。その他の実施形態においては、ガラス以外の剛性基板をガラスの２番目の層の代わりに使用し、積層後に除去することができる。例として剛性のプラスチックおよび金属がある。

また、本発明は、真空の非オートクレーブ法を使用することを含む、本発明の任意の多層ポリマーを上に配設したガラス板を製造する方法を含む。本発明の種々の実施形態において、本発明の任意の多層ポリマーを上に配設したガラス板は、米国特許第５５３６３４７号に記載の真空脱気非オートクレーブ法の実施形態を使用して製造される。その他の種々の実施形態において、米国特許出願公開第２００３／０１４８１１４号に記載の、ニップロール（ｎｉｐ ｒｏｌｌ）非オートクレーブ法の実施形態が使用される。

上記の実施形態に加えて、その他の実施形態は、ガラス以外の剛性窓用基板を含む。これらの実施形態においては、剛性基板には、アクリル、Ｐｌｅｘｉｇｌａｓｓ（登録商標）、Ｌｅｘａｎ（登録商標）、および従来から窓用として使用されているポリカーボネートなどの、その他のプラスチックが含まれうる。

また、本発明は、湿気バリア層を有する本発明の多層パネルのどれでも形成することを含む、ポリマーシート中への水分の進入を防ぐ方法を含む。

また、本発明は、湿気バリア層を備えた、本明細書において記載の多層パネルのどれでも積み重ねて積層することを含む、多層ガラスパネルの製造方法を含む。

本発明で使用するための、種々のポリマーシートおよび／または積層ガラスの特性および測定技術を説明することにする。

ポリマーシートおよび特にポリ（ビニルブチラール）シートの透明性は、シートを通って透過されなかった光を定量化したものである、ヘーズ値を測定することによって、求めることができる。％ヘーズは、以下の技法に従って測定することができる。ヘーズの量を測定する装置、ヘーズメータ、型式Ｄ２５（Ｈｕｎｔｅｒ Ａｓｓｏｃｉａｔｅｓ（レストン、バージニア州）から入手可能である。）を視野角（ｏｂｓｅｒｖｅｒ ａｎｇｌｅ）２°で標準光源Ｃを用いて、ＡＳＴＭ Ｄ１００３−６１（再認可１９７７）−手順Ａに従って使用することができる。本発明の種々の実施形態において、％ヘーズは５％未満、３％未満、および１％未満である。

Ｐｕｍｍｅｌ接着は、以下の技法に従って測定することができ、ポリマーシートのガラスに対する接着を定量化するために、本明細書において「パメル（ｐｕｍｍｅｌ）」と呼ぶ場合は、以下の技法を用いてパメルを求める。２層のガラス積層板試料を標準のオートクレーブ積層条件によって作製する。積層板を約−１７℃（０°Ｆ）まで冷却し、ガラスを破壊するために、手を使用してハンマーで打ちつける。次いで、ポリ（ビニルブチラール）シートに接着されていないすべての破損ガラスを除去し、ポリ（ビニルブチラール）シートに接着されたまま残っているガラスの量を目視により標準のセットと比較する。標準は、種々の程度のガラスが、ポリ（ビニルブチラール）シートに接着されたまま残っている尺度に対応する。特に、ゼロのパメル標準においては、ポリ（ビニルブチラール）シートに接着されたまま残っているガラスは存在しない。１０のパメル標準においては、ガラスの１００％がポリ（ビニルブチラール）シートに接着されたまま残っている。本発明の積層ガラスパネルに関しては、種々の実施形態は、少なくとも３、少なくとも５、少なくとも８、少なくとも９または１０のパメルを有する。その他の実施形態は、両端を含めて８から１０の間のパメルを有する。

ポリマーシートの「黄色指数（ｙｅｌｌｏｗｎｅｓｓ ｉｎｄｅｘ）」は、調製された試料上に直接現れる可視スペクトルにおける光の分光光度透過率から、ＡＳＴＭ Ｄ１９２５法、「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｔｅｓｔ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ Ｙｅｌｌｏｗｎｅｓｓ Ｉｎｄｅｘ ｏｆ Ｐｌａｓｔｉｃｓ」に従って、測定することができる。本発明の種々の実施形態において、ポリマーシートは、１２以下、１０以下、または８以下の黄色指数を有することができる。

測色のよく知られた国際標準である、ＣＩＥＬＡＢ系を使用して、固定された観測条件下の物体の色を規定することができる。１組の無次元座標であるＬ^＊、ａ^＊、ｂ^＊を使用して色の色相および彩度を規定する。これらの座標は、出版物「Ｓｔａｎｄａｒｄ Ｐｒａｃｔｉｃｅ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｉｎｇ ｔｈｅ Ｃｏｌｏｒｓ ｏｆ Ｏｂｊｅｃｔｓ ｂｙ Ｕｓｉｎｇ ｔｈｅ ＣＩＥ Ｓｙｓｔｅｍ」、ＡＳＴＭ Ｅ３０８−０１において与えられている指示に従って測定される。波長範囲は、４００ｎｍから７００ｎｍまでで、２０ｎｍの波長間隔である。座標Ｌ^＊を使用して、色の明るさまたは暗さを測定する。白はＬ^＊＝１００によって表され、黒はＬ^＊＝０によって表される。座標ａ^＊は物体の緑色または赤色の水準を評価し、座標ｂ^＊は物体の青色または黄色の水準を評価する。ΔＥ値は、ΔＥ^２＝ΔＬ^２＋Δａ^２＋Δｂ^２によって求められる。

引き剥がし接着力は、ポリマーシートおよびポリマーフィルムの間の接着力の尺度であり、以下の手順によって求めることができる：ポリマーシートに接触しているポリマーフィルムを有する積層板を切断して、４ｃｍ幅のポリマーフィルムのストリップが、９０°の角度および１２７ｍｍ／ｍｉｎの速度で、ポリマーシートから剥ぎ取られることができるようにする。剥離力は、試験の前に０．０ｋｇおよび５．０ｋｇで較正されたインストロンロードセル型式Ａ２−３８によって測定する。

湿気バリア層を通過する「水分の進入」は、「相対水分進入値」をもたらす、以下の水分進入試験に従って求めることができる。ポリマーシート中の湿気含有量（％Ｈ_２Ｏ）は、積層直後（％Ｈ_２Ｏ最初）、次いで、積層板を５４℃／９０％〜１００％相対湿度において１４日間コンディショニングした後（％Ｈ_２Ｏ最終）に、以下の方法によって測定する：
（１）ＮＩＲ分光光度計を用いて、ポリマーシートおよび湿気バリア層を有する積層試料を波長１９７５ｎｍから１５５０ｎｍまで走査する。

（２）透過の極大値が１８７５ｎｍと１６３０ｎｍで生じる。極小値は１９２５ｎｍと１６９５ｎｍで生じる。極小と極大の正確な波長は、ポリマーシートの配合、厚さ、およびガラスの変数によって若干変化することになる。

（３）上記で得られた透過の数値は、式、吸収＝ｌｏｇ（透過率^−１）を用いて吸収へ変換される。

（４）％Ｈ_２Ｏは、式、％Ｈ_２Ｏ＝（係数×吸収比−Ｃ）を使用して計算し、式中、Ｃおよび係数は下記のように求められ、吸収比は以下の式を用いて求められる：

湿気バリア層の相対水分進入値は、次いで、（％Ｈ_２Ｏ最終）−（％Ｈ_２Ｏ最初）であると計算される。

Ｃおよび係数を求めるために、それぞれの積層板が、ガラスの単板タイプおよびポリマーシートの単層タイプおよびポリマーフィルムの単層タイプから形成される、１組の積層板を製造する。それぞれのポリマーシートは、異なる既知の湿気含有量を有する。セット内のそれぞれの積層板（ガラス／／ポリマーシート／／ポリマーフィルム）は、次いで、上記のように吸収比を測定され、結果は、湿気含有量対吸収比として表される。ガラスとポリマーシートのこの特定の組合せについて、データを直線回帰分析すると、この結果得られた直線のｙ切片と勾配は、それぞれＣおよび係数である。Ｃおよび係数は、それぞれの異なるガラス／ポリマーシートの組合せについて求められる。

７個の多層ガラスパネルを作製し、５４℃で９０％〜１００％の相対湿度に設定されたコンディショニングキャビネット中に、１４日間設置した。下記の表は、各パネルの仕様を提供する。各パネルは、以下のレイアウト：ガラス／／ポリマーシート／／ポリマーフィルム／／湿気バリア層を有する３層積層板である。ガラス層は、厚さが２．２９ｍｍ（０．０９０インチ）である。ポリマーシートは、約１８．７％の残留ポリ（ビニルアルコール）含有量および約３９ｐｈｒのトリエチレングリコールビス−（２−エチル）ヘキサノエートを有する、可塑化ポリ（ビニルブチラール）から、それぞれ形成する。ポリマーフィルムは、ポリ（エチレンテレフタレート）から形成する。ポリマーシートは０．７６ｍｍ（０．０３０インチ）の厚さを有する。

ポリマーシートは、上記の方法に従って少なくとも１日に１度湿気含有量を分析する。結果を図２においてグラフで示し、下表に要約する。

バリア層を取り入れた種々の多層ガラスパネルを％ヘーズ、黄色指数、引き剥がし接着力、色、耐摩耗性、および光透過率について試験する。結果を下表に示す。最初および最終は、５４℃／９０〜１００％の相対湿度で１４日間コンディショニングする前およびコンディショニングした後で測定した特性を指し、Ｃ^２＝ａ^２＋ｂ^２である。

本発明により、優れた耐衝撃性および光学特性を有し、水の進入しやすさが低減された多層ガラスパネル、例えば、ガラス／／ポリ（ビニルブチラール）／／ポリ（エチレンテレフタレート）／／酸窒化チタン／／ハードコートのパネルを提供することが、今や可能である。

本発明を例示的な実施形態を参照して説明してきたが、本発明の範囲を逸脱することなく、種々の変更を実施することができること、および同等物を本発明の構成要素と置換することができることを当業者は理解するはずである。加えて、本発明の基本的な範囲を逸脱することなく、特定の状況または材料を本発明の教示に適合させるように、多くの変更を実施することができる。したがって、本発明は、本発明を実施するために企図された最善の形式として開示された特定の実施形態に限定されるべきではないが、本発明は、添付の特許請求の範囲内のすべての実施形態を含むことが意図されている。

さらに、本発明のどんな単独構成要素に与えられた、どんな範囲、数値、または特性であっても、本発明のその他のどんな構成要素に与えられた、どんな範囲、数値、または特性とも、交換可能な場合は交換して使用し、本明細書全体を通じて与えられたように、構成要素のそれぞれについて規定された数値を有する実施形態を構成することができることが理解されよう。例えば、与えられた範囲のどれかに入る可塑剤を含むポリマーシートを形成し、湿気バリア厚さの与えられた範囲のどれかと組み合わせて、本発明の範囲内にある多くの並べ替えを形成することができる。

図は、特段の指示がない限り、縮尺して描かれてはいないことを理解すべきである。

本明細書において参照された、雑誌の論文、特許、特許出願、および書籍を含むそれぞれの参考資料は、参照により全体が本明細書に組み込まれる。

多層ガラスパネルの概略の図解を示す図である。 種々のポリマーシートの湿気含有量の時間経過を示すグラフである。

Claims (34)

1. 剛性基板、
   前記剛性基板に接触して配設されたポリマーシート、および
   前記ポリマーシートに接触して配設された外層を備え、前記外層はポリマーフィルムおよび湿気バリア層を備え、前記外層は環境に曝露されており、ならびに前記湿気バリア層は３０ｎｍ未満の厚さを有する、多層ガラスパネル。
2. 前記ポリマーシートが、ポリ（ビニルブチラール）を含む、請求項１のパネル。
3. 前記剛性基板がガラスの単層であるか、またはポリマー層の１つ以上が間に配設されている、ガラスの２層を有する積層されたガラスパネルである、請求項２のパネル。
4. 前記剛性基板がガラスの単層である、請求項３のパネル。
5. 前記ポリマーフィルムが、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ナイロン、またはアクリルを含む、請求項２のパネル。
6. 前記ポリエステルフィルムがポリ（エチレンテレフタレート）を含む、請求項５のパネル。
7. 前記外層は、前記湿気バリア層が前記ポリマーシートに接触して配設されるように配向されている、請求項２のパネル。
8. 前記外層は、前記ポリマーフィルムが前記ポリマーシートに接触して配設されるように配向されている、請求項２のパネル。
9. 前記外層に接触して配設されたハードコート層をさらに含む、請求項２のパネル。
10. 前記湿気バリア層が、酸窒化物、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、酸化アルミニウム、または酸化ケイ素からなる群から選択された構成要素を含む、請求項２のパネル。
11. 前記湿気バリア層が、酸窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、または酸窒化チタンからなる群から選択された酸窒化物を含む、請求項１０のパネル。
12. 前記湿気バリア層が１．５％未満の相対水分進入値を有する、請求項１１のパネル。
13. ガラスの層、
    前記ガラスの層に接触して配設されたポリマーシート、および
    前記ポリマーシートに接触して配設された外層を備え、前記外層がポリマーフィルムおよび湿気バリア層を備え、前記外層は環境に曝露されており、ならびに前記湿気バリア層が３０ｎｍ未満の厚さを有する、多層ガラスパネル。
14. 前記ポリマーシートが、ポリ（ビニルブチラール）を含む、請求項１３のパネル。
15. 前記ポリマーフィルムが、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ナイロン、またはアクリルを含む、請求項１４のパネル。
16. 前記ポリマーフィルムがポリ（エチレンテレフタレート）を含む、請求項１４のパネル。
17. 前記外層は、前記湿気バリア層が前記ポリマーシートに接触して配設されるように配向されている、請求項１４のパネル。
18. 前記外層は、前記ポリマーフィルムが前記ポリマーシートに接触して配設されるように配向されている、請求項１４のパネル。
19. 前記外層に接触して配設されたハードコート層をさらに含む、請求項１４のパネル。
20. 前記湿気バリア層が、酸窒化物、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、酸化アルミニウム、または酸化ケイ素からなる群から選択された構成要素を含む、請求項１４のパネル。
21. 前記湿気バリア層が、酸窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、または酸窒化チタンからなる群から選択された酸窒化物を含む、請求項２０のパネル。
22. 前記湿気バリア層が１．５％未満の相対水分進入値を有する、請求項２１のパネル。
23. 剛性基板、
    前記剛性基板に接触して配設された、ポリ（ビニルブチラール）、ポリウレタンまたはポリ（エチレン酢酸ビニル）を含むポリマーシート、および
    前記ポリマーシートに接触して配設された外層を備え、前記外層がポリマーフィルムおよび湿気バリア層を備え、前記外層が環境に曝露されており、ならびに前記湿気バリア層が３０ｎｍ未満の厚さを有する、多層ガラスパネル。
24. 前記剛性基板がガラスの単層であるか、またはポリマー層の１つ以上が間に配設されている、ガラスの２層を有する積層されたガラスパネルである、請求項２３のパネル。
25. 前記剛性基板がガラスの単層である、請求項２４のパネル。
26. 前記ポリマーフィルムが、ポリエステル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ナイロン、またはアクリルを含む、請求項２３のパネル。
27. 前記ポリエステルフィルムがポリ（エチレンテレフタレート）を含む、請求項２６のパネル。
28. 前記外層は、前記湿気バリア層が前記ポリマーシートに接触して配設されるように配向されている、請求項２３のパネル。
29. 前記外層は、前記ポリマーフィルムが前記ポリマーシートに接触して配設されるように配向されている、請求項２３のパネル。
30. 前記外層に接触して配設されたハードコート層をさらに含む、請求項２３のパネル。
31. 前記湿気バリア層が、酸窒化物、酸化インジウム、インジウムスズ酸化物、酸化アルミニウム、または酸化ケイ素からなる群から選択された構成要素を含む、請求項２３のパネル。
32. 前記湿気バリア層が、酸窒化ケイ素、酸窒化アルミニウム、または酸窒化チタンからなる群から選択された酸窒化物を含む、請求項３１のパネル。
33. 前記湿気バリア層が１．５％未満の相対水分進入値を有する、請求項３２のパネル。
34. 多層ガラスパネルにおけるポリマーシート層中への水の進入を防止する方法であり、前記多層ガラスパネル中に湿気バリア層を含むことを含み、前記多層ガラスパネルが、
    剛性基板、
    前記剛性基板に接触して配設された前記ポリマーシート、および
    前記ポリマーシートに接触して配設された外層を備え、前記外層がポリマーフィルムおよび前記湿気バリア層を備え、ならびに前記外層が環境に曝露されている方法。

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