TWI414423B - 減低聲音之楔形聚合物內層 - Google Patents

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Description

減低聲音之楔形聚合物內層
本發明係關於聚合物內層及包括聚合物內層之多層玻璃板，且更特定而言，本發明係關於楔形聚合物內層。
聚(乙烯縮丁醛)(PVB)通常用於製造聚合物薄片，該等薄片可在透光層壓板(例如安全玻璃或聚合層壓板)中作為內層。安全玻璃通常係指一透明層壓板，其包括安置於兩個玻璃薄片間的聚(乙烯縮丁醛)薄片或內層。安全玻璃經常用來為建築物或汽車門窗提供透明障壁。其主要作用係吸收(例如)由一物體撞擊產生的能量，使玻璃碎片不能穿透門窗或散佈，從而最大程度地降低對封閉區域內物體或人的破壞或傷害。安全玻璃亦可用以提供其他有益作用，例如降低紫外(UV)及/或紅外(IR)光透射、及/或增強窗戶之外觀及美觀。
安全玻璃內層在汽車抬頭顯示器(HUD)系統中亦一直被用作一重要元件，其可在汽車駕駛員之眼位準處提供(例如)儀器群集圖像。此一顯示器使駕駛員在對前方道路保持注意的同時直觀讀取控制板資訊。一種用於此抬頭顯示器系統之內層係垂直剖面為楔形者。該內層的楔形形狀用以提供透過抬頭顯示器所需擋風玻璃的正確光動力學。遺憾的是，如同標準擋風玻璃一樣，抬頭顯示器擋風玻璃亦可導致透過該擋風玻璃的不期望的高噪聲傳輸位準。
因此，業內需要進一步經改良之組合物及方法以增強多層玻璃板之聲音衰減特性，且具體而言係其中使用一楔形內層以提供抬頭顯示器性能之多層玻璃板。
本發明提供可用於多層玻璃板型應用中、以降低透過該板傳輸之音量之內層，尤其係指在此等玻璃層壓板的重合頻率下，例如約2,000至6,000赫茲範圍內。此效果可藉由將一吸聲聚合內層納入楔形層壓玻璃應用(且更特定而言，納入楔形擋風玻璃應用)中來達成。
現在，根據本發明，已發現納入一吸聲聚合物薄片之楔形擋風玻璃內層可有利地用於限制透過一擋風玻璃並進入車輛之聲音傳輸。本發明之楔形內層尤其用於其中提供一「抬頭式(heads cup)」顯示器且在擋風玻璃層壓板中通常使用不平行玻璃層之汽車中。
如本文將詳細闡述的，本發明之擋風玻璃內層為楔形。如本文所用，若內層或聚合物薄片在一邊緣處所量測之平均厚度較在該內層或聚合物薄片之對置邊處所量測之平均厚度大至少0.13毫米，則該內層或聚合物薄片可稱為「楔形」。當本發明楔形內層首次形成時，其橫截面尤其類似於(例如)等腰梯形或直角梯形。該聚合物薄片橫截面之厚度過渡可逐漸發生或驟然發生。自該聚合物薄片一邊至對置邊之厚度變化率可係連續的，或可變化至該聚合物薄片某些橫截面區域中輪廓可達平整無厚度變化率之程度。同樣地，該聚合物薄片整個橫截面之厚度變化率可減少或增加，只要該聚合物薄片一邊的厚度較另一邊大即可。當然，與非平面剛性基板(例如，彎曲的擋風玻璃)一起層壓後，該楔形內層應與該層壓板之輪廓一致。
本發明之楔形內層可由單一聚合物薄片或由二或多層聚合物薄片構成。如下文將詳細闡述之，聚合物薄片可為任何適宜之熱塑性聚合物，例如聚(乙烯縮丁醛)。
在各實施例中，本發明之楔形內層係由單一聚合物薄片構成。在各實施例中，該聚合物薄片可為一楔形聚合物薄片，該薄片可係在一單一熔融擠出製程中由單一吸聲聚合物熔體(如本文所定義者)形成。在其他實施例中，可藉助共擠出製程形成單一聚合物薄片，其中係共擠出一吸聲聚合物熔體及一非吸聲聚合物熔體(如本文所定義者)，以形成具有一吸聲區及非吸聲區之單楔形聚合物薄片。在許多共擠出實施例中，如此形成之該等區域在該單薄片內近似兩個分離層，其可模擬當兩個單獨聚合物薄片(一個為吸聲薄片且一個為非吸聲薄片)層壓在一起時可達成之效果。在其他實施例中，可共擠出一第一吸聲聚合物熔體及一第二不同吸聲聚合物熔體以形成具有兩個不同吸聲區之楔形內層。再次地，每一區域近似於該薄片內之一層。
對於任一以上段落中所闡述之共擠出實施例而言，若期望，可由吸聲或非吸聲材料形成一其他共擠出區域。舉例而言，可藉由在兩個非吸聲聚合物熔體之間共擠出一吸聲聚合物熔體，來形成一可用作噪聲抑制內層之三區域楔形聚合物薄片。此實施例具有相對低阻斷性的優點。可用彩色熔體形成其他共擠出區域，以(例如)在該聚合物薄片內形成彩色梯度區。
在任一其中使用單一楔形聚合物薄片形成一楔形擋風玻璃內層之實施例中，該聚合物薄片一邊的厚度可較對置邊之厚度大至少0.13毫米、至少0.2毫米、至少0.3毫米、至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.7毫米或至少1.0毫米，此差異形成一楔形。
在任一其中使用單一楔形聚合物薄片形成一楔形擋風玻璃內層之實施例中，該較薄邊緣之厚度係(例如)至少0.38毫米、至少0.45毫米、至少0.75毫米、至少1.0毫米及/或自0.38至2.5毫米、0.4至2.0毫米、0.5至1.75毫米或0.6至1.5毫米。
在各其他實施例中，本發明之擋風玻璃內層包括一層以上聚合物薄片且視情況其他聚合層及/或其他層。在該等實施例中，該等聚合物薄片中至少之一係吸聲聚合物薄片或一具有一本文所定義吸聲區之聚合物薄片。
如圖1中所示，通常在10中，一個兩層實施例包括一楔形聚合物薄片14及一平面聚合物薄片12。楔形聚合物薄片14與平面聚合物薄片12一起形成具有第一厚度T1及第二厚度T2之楔形內層。如上文關於單層實施例之闡述，該楔形內層之一邊可具有厚度(T2)較對置邊之厚度(T1)大至少0.13毫米、至少0.2毫米、至少0.3毫米、至少0.4毫米、至少0.5毫米、至少0.7毫米或至少1.0毫米之邊緣，此差異形成一楔形。此外，如圖1所示，T1可具有(例如)至少0.38毫米、至少0.45毫米、至少0.75毫米、至少1.0毫米及/或自0.38至2.5毫米、0.4至2.0毫米、0.5至1.75毫米、或0.6至1.5毫米之厚度。
圖1中所示本發明楔形內層之一實施例的示意圖展示突然發生的及以連續且恆定之厚度變化率發生的聚合物薄片橫截面之厚度過渡。
對於其中自該聚合物薄片之一邊至聚合物薄片之對置邊厚度變化率持續且恆定之楔形內層實施例而言，在該楔形表面與對置面間形成之楔角可根據以下演算法計算：
其中a係以毫弧度表示之楔角；T1及T2皆定義於圖1中，且W係該楔形內層薄片之寬度。
對於本發明其中使用兩層或以上之楔形內層實施例而言，該等層中至少一層係吸聲聚合物薄片或具有上文所述吸聲區之共擠出聚合物薄片。舉例而言，楔形聚合物薄片14可為一吸聲聚合物薄片且平面聚合物薄片12可係非吸聲聚合物薄片。相反情況亦可接受，其中楔形聚合物薄片14為一非吸聲聚合物薄片且平面聚合物薄片12為吸聲聚合物薄片。
在其他實施例中，將一或多層其他聚合物薄片納入圖1所示構造中。舉例而言，可納入一第三聚合物薄片，其係吸聲或非吸聲且為楔形或非楔形。任一適宜構造之聚合物薄片及薄片類型皆可用於形成楔形內層，且在各實施例中，該等多層內層之整個尺寸應處於上文所給出用於單一聚合物薄片實施例之厚度範圍內。
在各實施例中，本發明之多層構造中可包括一聚合物薄膜層，例如聚(對苯二甲酸乙二酯)(如本文其他地方所闡述者)。舉例而言，圖1中標形聚合物薄片14與平面聚合物薄片12間可包括一聚合物薄膜，以產生其中一聚合物薄膜納入兩個聚合物層間之三層實施例。在另外的實施例中，可將兩個或以上聚合物薄膜納入本發明之多層內層實施例中。
在本發明之各實施例中，當本發明之內層層壓於兩片玻璃板之間時，與具有由非吸聲聚合物薄片構成且形狀與本發明內層相同之單一習知內層的可比玻璃板相比，本發明之內層可在重合頻率下將透過層壓玻璃板傳輸之聲音減低至少2分貝(dB)。
在本發明之各實施例中，當本發明之內層層壓於兩片玻璃板之間時，與具有由非吸聲聚合物薄片構成且形狀與本發明內層相同之單一習知內層的可比玻璃板相比，本發明之內層可在重合頻率下將聲音傳輸損失提高至少2分貝，更佳4分貝且甚至更佳6分貝或更多(例如8分貝)。
對於本文所述包括一玻璃層之每一實施例，存在(若適當)另一其中使用窗用玻璃型材料代替玻璃之實施例。該等窗用玻璃層之實例包括具有高玻璃態轉變溫度(Tg )(例如高於60℃或70℃)之剛性塑膠，例如聚碳酸酯、聚酯、聚甲基丙烯酸烷基酯，且尤其係彼等烷基部分具有1至3個碳原子者。
除本文所提供之內層外，本發明亦提供減低透過一開口之聲度級的方法，該方法包括在該開口中設置包括任一本發明楔形內層之多層玻璃板之步驟。
本發明亦包括製造多層窗用玻璃之方法，其包括將任一本發明之內層層壓於兩個該項技術中習知之剛性透明板(例如玻璃或丙烯酸層)之間。
本發明亦包括由本發明之多層內層構成之多層玻璃板，例如擋風玻璃及建築窗戶。亦包括多層窗用玻璃板，其中以諸如丙烯酸樹脂等塑膠或其他適宜材料來代替玻璃板。
聚合物薄膜
本文所用「聚合物薄膜」係指相對薄且起性能增強層作用之剛性聚合物層。聚合物薄膜不同於本文所用之聚合物薄片，原因在於聚合物薄膜自身不能為多層窗用玻璃結構提供必需的抗穿透性及玻璃保留性能，而僅提供諸如紅外吸收或反射特性等性能改良。聚(對苯二甲酸乙二酯)最常用作一聚合物薄膜。
該聚合物薄膜較佳係光學透明(即，鄰近該層一側之物體可舒適地被一自另一側透過該層觀察的特定觀察者的眼睛看到)，且無論其組成如何，通常具有較鄰近聚合物薄片為大(在某些實施例中相當大)的拉伸模量。在各實施例中，該聚合物薄膜包括一熱塑性材料。具有適宜性質之熱塑性材料尤其為耐綸、聚胺基甲酸酯、丙烯酸樹脂、聚碳酸酯、聚烯烴(例如聚丙烯)、乙酸纖維素及三醋酸纖維素、氯乙烯聚合物及共聚物及諸如此類。
在各實施例中，該聚合物薄膜包括諸如具有顯著性質之再拉伸熱塑性薄膜等材料，該材料包括聚酯。在各實施例中，該聚合物薄膜包括或由聚(對苯二甲酸乙二酯)構成，且在許多實施例中，聚對苯二甲酸乙二酯已經雙軸拉伸以改良強度，及/或已經熱穩定以當經受高溫時提供低收縮特性(例如，於150℃下30分鐘後收縮小於2%)。
可與本發明一起使用之附加類型之聚合物薄膜闡述於美國專利第6,797,396號中，其包括若干起反射紅外輻射作用而不產生金屬層所造成之干擾的非金屬層。
在各實施例中，該聚合物薄膜可具有0.013毫米至0.20毫米、0.025毫米至0.10毫米或0.04至0.06毫米之厚度。該聚合物薄膜視情況可經表面處理或塗佈有一功能特性層以改良一或多種性質，例如黏著性或紅外輻射反射性。該等功能特性層包括(例如)多層疊層，當暴露於太陽光時其用於反射紅外太陽輻射並透射可見光。該多層疊層已為該項技術習知(參見例如WO 88/01230及美國專利第4,799,745號)且可包括(例如)一或多個數埃厚的金屬層及一或多個(例如兩個)依序沈積在光學上協同運作之介電層。如亦已習知(參見例如美國專利第4,017,661號及第4,786,783號)，可視情況以電阻方式加熱該(等)金屬層用於任何所結合玻璃層之除霜或除霧。用於聚(對苯二甲酸乙二酯)薄膜及其他可與本發明一起使用之聚合物薄膜之各種塗佈及表面處理技術闡述於公開的歐洲申請案第0157030號中。本發明之聚合物薄膜亦可包括該項技術所習知之硬塗層及/或防霧層。
聚合物薄片
本文所用「聚合物薄片」係指任一熱塑性聚合物組合物，其可藉由任一適宜方法形成一薄層，該薄層適於單獨或呈含有一層以上之疊層形式用作一可為層壓窗用玻璃板提供足夠抗穿透性及玻璃保留性質之內層。增塑聚(乙烯縮丁醛)最常用於形成聚合物薄片。
本發明之聚合物薄片係吸聲聚合物薄片或非吸聲聚合物薄片。本文所用「吸聲聚合物薄片」係一聚合物薄片，其具有小於25℃之玻璃態轉變溫度且此導致至少2分貝的經改良聲音傳輸損失(如本文其他地方所定義且其可如本文其他地方所闡述量測)。在各實施例中，本發明之吸聲聚合物薄片具有小於25℃、小於20℃、小於15℃或小於l0℃之玻璃態轉變溫度，同時其應大於－l5℃。非吸聲聚合物薄片係彼等不具有小於25℃之玻璃態轉變溫度且當與具有30至33℃間之玻璃態轉變溫度之其他等效聚合物薄片相比所造成之聲音傳輸損失小於2分貝二者之聚合物薄片。此外，本文所用「吸聲聚合物熔體」係指任何當形成一聚合物薄片時具有上述吸聲聚合物薄片之性質之聚合物熔體，且一「非吸聲聚合物熔體」係任何當形成一聚合物薄片時具有上述非吸聲聚合物薄片性質之聚合物熔體。
用於形成一楔形聚合物薄片之單一聚合物熔體可藉助摻合兩種或以上不同聚合材料來形成。在某些實施例中，單一聚合物薄片可展示若干玻璃態轉變溫度。據說藉助此一具有至少一個小於25℃之玻璃態轉變溫度之熔體(如本文所用)所形成之聚合物薄片具有小於25℃之玻璃態轉變溫度。
藉助一共擠出製程形成一單一聚合物薄片，其中吸聲聚合物熔體與非吸聲聚合物熔體共擠出以形成具有吸聲區及非吸聲區之單一楔形聚合物薄片，該聚合物薄片可具有兩個或以上玻璃態轉變溫度，其中至少一個玻璃態轉變溫度小於25℃且至少一個玻璃態轉變溫度大於25℃。
同樣，包括一吸聲聚合物薄片及非吸聲聚合物薄片(其中至少一個聚合物薄片為楔形)之楔形內層可具有若干玻璃態轉變溫度，其中至少至少一個玻璃態轉變溫度小於25℃且至少一個玻璃態轉變溫度大於25℃。
該聚合物薄片可包括任何適宜聚合物，且在一較佳實施例中，該聚合物薄片包括聚(乙烯縮丁醛)。在任一本文所給出包括聚(乙烯縮丁醛)作為該聚合物薄片之聚合物組份的本發明實施例中，另一實施例係包括其中該聚合物組份由聚(乙烯縮丁醛)或實質上由其組成者。在該等實施例中，本文所揭示添加劑之任何改變皆可用於含有由聚(乙烯縮丁醛)或實質上由其組成之聚合物的聚合物薄片。
在一實施例中，該聚合物薄片包括以部分縮醛化聚(乙烯醇)為主之聚合物。在另一實施例中，該聚合物薄片包括一選自由聚(乙烯縮丁醛)、聚胺基甲酸酯、聚氯乙烯、聚(乙烯乙酸乙烯酯)、其組合及諸如此類組成之群之聚合物。在其他實施例中，該聚合物薄片包括增塑聚(乙烯縮丁醛)。在另外的實施例中，該聚合物薄片包括聚(乙烯縮丁醛)及一或多種其他聚合物。亦可使用其他具有適宜玻璃態轉變溫度之聚合物。
在其中給出特定用於聚(乙烯縮丁醛)之較佳範圍、數值及/或方法(例如但不限於增塑劑、組份百分比、厚度及特性增強添加劑)之本文任何段落中，彼等範圍亦適用於(若適用)本文揭示可作為聚合物薄片中組份之其他聚合物及聚合物摻和物。
對於包括聚(乙烯縮丁醛)之實施例，可藉由習知縮醛化製程製備聚(乙烯縮丁醛)，該製程包括在酸觸媒之存在下聚(乙烯醇)與丁醛反應、隨後中和該觸媒、分離、穩定並乾燥該樹脂，條件是在許多實施例中應控制殘餘羥基含量，如本文其他地方所闡述之。
在各實施例中，聚合物樹脂以聚乙酸乙烯酯計可包括小於25 wt.%的殘餘酯基團、20 wt.%、15 wt.%、10 wt.%、7 wt.%、5 wt.%、或小於3 wt.%殘餘酯基團，剩餘除殘餘羥基外係縮醛，較佳為丁縮醛，但視情況可包括少量其他縮醛基團(例如2－乙基己醛基團)(參見例如美國專利第5,137,954號)。
在各實施例中，使用殘餘聚乙烯醇含量(以重量計)為9%至50%、10%至50%、11%至40%、15%至30%或20%至30%之聚(乙烯縮丁醛)較為有利，但亦可使用其他範圍。在某些應用中使用殘餘聚(乙烯醇)含量(以重量計)大於25%、大於27%或大於30%之聚(乙烯縮丁醛)亦較有利。
在許多實施例中，該聚合物薄片包括分子量大於30,000、40,000、50,000、55,000、60,000、65,000、70,000、120,000、250,000、或350,000克/莫耳(g/mole或道爾頓)之聚(乙烯縮丁醛)。縮醛化步驟期間亦可添加少量二醛或三醛以使分子量增加至大於350道爾頓(參見例如美國專利第4,874,814號；第4,814,529號；及第4,654,179號)。本文所用術語「分子量」係指重量平均分子量。
在本發明聚合物薄片之各實施例中，非吸聲聚合物薄片可包括10至90、15至85、20至60、25至60、20至80、25至70、及25至60份增塑劑/100份樹脂(「phr」)。當然，對於具體應用若適宜亦可使用其他數量。聚(乙烯縮丁醛)薄片較佳包含20至80且更佳25至60份增塑劑/100份樹脂。在某些實施例中，該增塑劑具有小於20、小於15、小於12或小於10個碳原子之烴鏈段。可調節增塑劑之數量以改變聚(乙烯縮丁醛)薄片之玻璃態轉變溫度。
通常，非吸聲聚(乙烯縮丁醛)內層通常具有介於30至33℃之間之玻璃態轉變溫度。吸聲聚(乙烯縮丁醛)可以各種方式與非吸聲內層相區別，包括改變鍵結至乙醯基上之伸乙基的平均數量或莫耳比、縮醛化程度、醛基團之長度及/或增塑劑的數量。舉例而言，可藉由增加增塑劑濃度及/或同時降低聚乙烯縮丁醛樹脂之羥基含量獲得足以將玻璃態轉變溫度自約30℃降至約18℃或更低之吸聲內層。一般而言，添加較高量的增塑劑以降低玻璃態轉變溫度。在本發明許多實施例中，吸聲聚合物薄片包括(例如)30－100 phr增塑劑、40－90 phr增塑劑、50－85 phr增塑劑、或60－80 phr增塑劑。
亦可藉由使用一通常用於習知內層之未經修飾聚(乙烯縮丁醛)、相容劑及增塑劑獲得吸聲聚合物薄片。該相容劑之作用係使得聚(乙烯縮丁醛)樹脂與增塑劑更相容，以降低內層之玻璃態轉變溫度。可添加2至50 phr的相容劑。相容劑之實例包括(但不限於)三乙二醇、四乙二醇或乙二醇之寡聚物；丙二醇及其寡聚物；三丙二醇單－(2－乙基已酸酯)、及其他含乙二醇或丙二醇部分之烷基、芳基烴及其化學衍生物。
任何適宜之增塑劑皆可添加至本發明之聚合物樹脂以形成該聚合物薄片。本發明聚合物薄片中所用增塑劑尤其包括多元酸或多元醇。適合的增塑劑包括(例如)三乙二醇二－(2－乙基丁酸酯)、三乙二醇二－(2－乙基己酸酯)、三乙二醇二庚酸酯、四乙二醇二庚酸酯、己二酸二己基酯、己二酸二辛基酯、己二酸己基酯環己基酯、己二酸庚基酯與己二酸壬基酯的混合物、己二酸二異壬基酯、己二酸庚基酯壬基酯、癸二酸二丁基酯、聚合物增塑劑(例如油修飾之癸二酸醇酸縮合物)及磷酸酯與己二酸酯的混合物(例如揭示於美國專利第3,841,890號中者)及己二酸酯(例如揭示於美國專利第4,144,217號中者)、及上述之混合物及組合。可使用之其他增塑劑係由C4 至C9 烷基醇與環C4 至C1 0 醇構成之混和己二酸酯(如揭示於美國專利第5,013,779號中者)及C6 至C8 己二酸酯(例如己二酸己基酯)。在較佳實施例中，該增塑劑係三乙二醇二－(2－乙基已酸酯)。
本發明之聚合物薄片中亦可包括黏著控制劑(ACA)以賦予期望的黏著性。舉例而言，在一個三層聚合物薄片實施例中，可將該等試劑納入外薄片中。可使用任一揭示於美國專利第5,728,472號中之ACA。此外，可藉由改變酸中和中所用相關氫氧化物之量來調節殘餘乙酸鈉及/或乙酸鉀。在各實施例中，本發明之聚合物薄片除包括乙酸鈉外，亦包括雙(2－乙基丁酸)鎂(化學文摘號79992－76－0)。可包括有效控制該聚合物薄片對玻璃之黏著性之量的鎂鹽。
於聚合物薄片中可納入多種添加劑，以增強其在一最終產品中之性能。該等添加劑包括(但不限於)增塑劑、染料、顏料、安定劑(例如，紫外線安定劑)、抗氧化劑、阻燃劑、其他IR吸收劑、抗黏連劑、上述添加劑之組合及諸如此類該項技術中習知之添加劑。
於任何適宜之聚合物薄片中可添加選擇性吸收可見或近紅外光譜中光的試劑。可使用之試劑包括染料及顏料，例如六硼化鑭(LaB6 )、氧化銦錫及氧化銻錫。
本文所用「樹脂」係指由酸催化及隨後中和聚合物前體所產生之混合物中去除之聚合物(例如聚(乙烯縮丁醛))組份。樹脂除具有聚合物(例如聚(乙烯縮丁醛))外，通常應具有其他組份，例如乙酸酯、鹽及醇。本文所用「熔體」係指樹脂與增塑劑及視情況其他添加劑之混合物。
任何適宜方法皆可用於製備本發明之聚合物薄片及多層內層。彼等熟習該項技術者已習知用於製備聚(乙烯縮丁醛)之適宜製程的詳情(參見例如美國專利第2,282,057號及第2,282,026號)。在一實施例中，可使用闡述於Vinyl Acetal Polymers(在Encyclopedia of Polymer Science & Technology中，第3版，第8卷，第381－399頁，B.E.Wade(2003))中之溶劑法。在另一實施例中，可使用本文所闡述之水相法。聚(乙烯縮丁醛)係以ButvarT M 樹脂自(例如)Solutia有限公司(St.Louis，Missouri)以各種形式購得。
形成聚(乙烯縮丁醛)層之一種實例性方法包括擠出熔融的含聚(乙烯縮丁醛)樹脂、增塑劑及添加劑、並隨後使該熔體穿過一薄片模具(例如，一具有一開口之模具，該開口沿一條邊之尺寸顯著大於垂直尺寸)。可使用一薄片模具以可沿整個模具寬度控制及/或改變模具開口以獲得期望楔形厚度輪廓同時迫使該熔體穿過該模具之方式製造該楔形聚合物薄片。可藉由使用一適宜楔形薄片模具形成楔形層。
形成一聚(乙烯縮丁醛)層之另一實例性方法包括將一熔體自模具澆注於輥上、固化該樹脂並隨後去除薄片狀固化樹脂。在任一實施例中，該層任一面或兩面的表面紋理皆可藉由調整模具開口表面或在輥表面設置紋理來控制。其他用於控制該層紋理之技術包括改變該材料之參數(例如，樹脂及/或增塑劑之水含量、熔體溫度、聚(乙烯縮丁醛)之分子量分佈或上述參數之組合)。另外，可將該層構造為包括若干界定暫時的表面不規則性之間隔凸起，以便在層壓製程中實施該層之脫氣，隨後，該層壓製程之高溫及高壓使得該等凸起熔於該層中，由此獲得光滑的表面。
可藉由該項技術習知之任何方法製備本發明包括吸聲及非吸聲區之聚合物薄片。在一典型方法中，可獨立形成兩種或以上包括聚合物樹脂、增塑劑及任何期望添加之熔體並共擠出，以形成具有對應於所用每一熔體之區域的單一聚合物薄片。舉例而言，若單獨使用則將獲得玻璃態轉變溫度為20℃之薄片的第一熔體與若單獨使用則可獲得玻璃態轉變溫度為30℃之薄片的第二熔體可共擠出以形成具有第一區域及第二區域之聚合物薄片，每一區域皆近似於單一薄片之形狀，其中該第一區域具有20℃之玻璃態轉變溫度且該第二區域具有30℃之玻璃態轉變溫度。
可藉助一壓延或預層壓製程製備本發明包括一個以上聚合物薄片之內層。在一典型方法中，在壓力下將一吸聲聚合物薄片及非吸聲聚合物薄片(其中至少一個薄片為楔形)組合並加熱以形成一內層。若該吸聲聚合物薄片為楔形，則藉助單一聚合物熔體或藉助如以上段落中各實施例中所闡述之共擠出製程形成。
以下段落闡述各種可用於改良及/或量測該聚合物薄片特性之技術。
可藉由量測霧度值來確定聚合物薄片且具體而言聚(乙烯縮丁醛)層之透明度，霧度值係對當入射光束透過該層時自入射光束方向散射之光量的量化。根據以下技術可量測霧度百分比。可使用裝置D25型Hazemeter(其自Hunter Associates(Reston，VA)購得)根據ASTM D1003－61(1977年重新核准)－程序A使用發光體C以2度觀察角量測霧度值。在本發明之各實施例中，霧度百分比係小於5%、小於3%及小於1%。
使用UV－Vis－NIR分光光度計(例如Perkin Elmer公司製造之Lambda 900)藉由闡述於國際標準ISO 9050：1990中之方法量化可見光透射率。在許多實施例中，透過本發明聚合物薄片之透射率係至少60%、至少70%或至少80%。
可根據以下技術量測擊打黏著性，且其中「擊打」在本文中係用於量化聚合物薄片對玻璃之黏著性，以下技術係用於確定擊打黏著性。雙層玻璃層壓板樣品係在標準的壓熱層壓條件下製成。將該等層壓板冷卻至－18℃(0℉)並用一錘子人工敲打至玻璃破碎。然後去除所有未黏結至聚(乙烯縮丁醛)層之碎玻璃，並直觀地與一系列標準比較。該等標準對應於一刻度標尺，表示保持黏附於聚(乙烯縮丁醛)層上的玻璃的不同數量。具體而言，擊打標準為零表示沒有剩餘的玻璃黏附於聚(乙烯縮丁醛)層上。擊打標準為10表示100%的玻璃保持黏附於聚(乙烯縮丁醛)層上。本發明之聚(乙烯縮丁醛)層可具有(例如)3至10之間之擊打值。
聚合物薄片之「黃度指數」可根據以下量測：形成1公分厚的聚合物薄片透明模製盤，其具有實質上平面且平行之光滑聚合物表面。該指數係根據ASTM方法D 1925「Standard Test Method for Yellowness Index of Plastics」在可見光譜中由分光光度計的透光率計算得出。該等值皆使用所量測樣品厚度校正為1公分厚度。在本發明各實施例中，一聚合物薄片可具有12或以下、10或以下、或8或以下之黃度指數。
本文所用聚合物薄片之玻璃態轉變溫度係藉由流變動態剪切模式分析使用以下程序來確定。將一熱塑性聚合物薄片膜塑成直徑25毫米(mm)之樣品盤。將該聚合物樣品盤置於Rheometrics Dynamic Spectrometer II(自Rheometrics，Incorporated，Piscataway，New Jersey購得者)的兩個直徑25毫米的平行板測試夾具間。當該樣品之溫度以2℃/分鐘之速度自－20℃增加至70℃時，在剪切模式下以1赫茲的振盪頻率測試該聚合物薄片樣品盤。所繪製的tanδ(衰減)最大值位置與溫度之間的關係用於確定玻璃態轉變溫度。
如本文所用，習知層壓玻璃係藉助將一由非吸聲聚合物薄片構成具有本發明內層之相同形狀的習知內層層壓於兩片剛性玻璃板之間而形成。出於本發明之目的，將習知層壓玻璃稱為「參照層壓板」。
用於表徵由本發明內層構成之玻璃層壓板的隔音改良係根據以上段落中所闡述之參照層壓板來確定。在具有兩個玻璃外層的典型層壓板中，該「組合玻璃厚度」係兩層玻璃厚度的總和；在具有三層或以上玻璃的更複雜層壓板中，該組合玻璃厚度應為三層或以上玻璃的總和。
出於本發明之目的，「重合頻率」係指一板因「重合作用」而展示聲音傳輸損失下降處之頻率(參見Lu，J；Windshields with New PVB interlayer for Vehicle Interior Noise Reduction and Sound Quality Improvement－SAE Paper # 2003－01－1587)。參照板之重合頻率通常介於2,000至6,000赫茲之間，且可根據經驗由厚度等於參照板中合併玻璃厚度之單片玻璃薄片自以下演算法來確定 其中「d」係以毫米表示的總玻璃厚度且「fc 」係以赫茲表示。
出於本發明之目的，可藉由在參照板之重合頻率(參照頻率)處聲音傳輸損失增加來測定吸聲性能之改良。
對於具有固定尺寸之本發明層壓板或習知參照板而言，「聲音傳輸損失」係在固定溫度20℃下根據ASTM E90(95)測定。
採用本發明內層之玻璃層壓板係藉由習知程序來製備，例如闡述於美國專利第5,024,895號；第5,091,258號；第5,145,744號；第5,189,551號；第5,264,058號及第5,529,654號中者。較佳地玻璃係熱增強浮製玻璃且可用金屬及/或金屬氧化物層染色或塗佈以反射電磁波譜地特定部分(例如，紅外)。較佳玻璃層壓板係由至多3.2毫米厚、較佳更薄(例如，至多2.5毫米厚)且更佳至多2.3毫米厚的玻璃製成。一玻璃層壓板可包括不同厚度的玻璃，例如1.6毫米及2.3毫米。在一典型安全玻璃層壓製程中，組裝一包含玻璃、聚合物內層及玻璃的三層組件並加熱至約25℃至50℃之玻璃化溫度，並然後經過一對軋輥以排除捕獲空氣。然後藉由(例如)紅外輻射或在對流爐中將該經壓縮組件於約60℃至110℃之溫度下加熱一短時間(例如約1至5分鐘)。然後，使該加熱組件經過第二對軋輥，隨後於約130℃至150℃及約1,000至2,000千帕下熱壓該組件約30分鐘。亦可使用闡述於美國專利第5,536,347號中之非熱壓方法。
實例
以下實例意欲闡述而非限制或約束本發明之範疇。使用以下材料製備用於闡述本發明之層壓板：3GEH：三乙二醇二(2－乙基已酸酯)增塑劑。
玻璃：厚度為2.1或2.3毫米的退火浮製玻璃。
PVB：非楔形聚(乙烯縮丁醛)，其具有18.7%之羥基含量、包含38 phr的3GEH且具有30℃之玻璃態轉變溫度、厚度為0.38毫米(15密耳)。
C－PVB：習知楔形聚(乙烯縮丁醛)，其具有18.7%之羥基含量、包含38 phr的3GEH且具有30℃之玻璃態轉變溫度，該薄片一邊的厚度為0.76毫米(30密耳)且對置邊為1.14毫米(45密耳)且薄片寬度為1,000毫米。
A－PVB1：非楔形吸聲聚(乙烯縮丁醛)，其具有低(16%)羥基含量、包含50 phr的3GEH增塑劑、具有18℃的玻璃態轉變溫度且厚度為0.5毫米(20密耳)。
A－PVB2：楔形吸聲聚(乙烯縮丁醛)，其具有低(16%)羥基含量、其包含50 phr的3GEH增塑劑、具有18℃的玻璃態轉變溫度，該薄片一邊之厚度為1.0毫米且對置邊為1.42。
A－PVB3：厚度為0.80毫米的非楔形共擠出三層吸聲聚(乙烯縮丁醛)，其中兩個外層包含38 phr的3GEH且具有約30℃的玻璃態轉變溫度，且內層具有低(12%)羥基含量、包含75 phr的3GEH增塑劑、具有約2℃之玻璃態轉變溫度且厚度為0.13毫米(5密耳)。
將用於吸聲測試包括玻璃的板與各種聚合物內層一起構造成48×75公分的板，其係由表1至4中所示組份裝配而得。在一潤濕箱中將PVB內層膜調節至0.43%的目標濕度水平，並人工置於預熱至40℃的玻璃薄片上。在板包含多層內層之情況下，各層皆以所示順序堆疊於該預熱玻璃上。將預熱至40℃之第二玻璃薄片置於該堆疊內層薄片上部。然後藉由經過調節至40 psig之軋輥壓該板以排除該結構中的空氣並將該內層黏著於玻璃表面。將該「排除空氣」之板置於預熱至105℃之爐中約20分鐘並第二次經過該軋輥以進一步排除空氣並對該板實施邊緣密封。然後對該板實施空氣熱壓處理(於高溫及高壓下加熱)
＊ 玻璃層壓板由玻璃薄片/內層/玻璃薄片構成。各玻璃薄片的厚度展示於下表中。
＊ 用於STL量測之玻璃層壓板係由玻璃薄片/內層組份/玻璃薄片構成。各玻璃薄片之厚度係2.1毫米。
根據本發明，現在可提供降低經由擋風玻璃傳輸之聲音的吸聲楔形內層。
儘管已參考實例性實施例闡釋了本發明，但彼等熟習此項技術者應瞭解，對該等實施例可作多種改變且可用其等價項替代其要素而不背離本發明之範圍。另外，為適應一具體情況或材料亦可對本發明之教示實施多項修改且不背離本發明之基本範圍。因此，本文並非意欲將本發明限制於所揭示的作為實施本發明最佳設想模式之特定實施例，而是意欲使本發明涵蓋所有屬於隨附申請專利範圍之範疇內的實施例。
應進一步瞭解，針對本發明任一組份給出之任何範圍、數值或特性可與針對本發明任何其他組份給出之任何範圍、數值或特性互換使用(若相容)，以形成對本文全文所給出之每一組份皆具有定義數值之實施例。舉例而言，除了可以任何針對增塑劑給出之範圍外還可以任何給定範圍(若適合)形成一包含楔形的聚合物薄片，以形成許多屬於本發明範圍內但勿需贅述之排列。
任何摘要及任何請求項內所給出之數字參考值僅出於解釋之目的且不應理解為將所主張發明限於任一在任何圖中所示之具體實施例。
除非另有說明，否則該等圖並非按比例繪製。
本文所參照之各參考文獻(包括期刊論文)、專利、申請案及書籍皆以其整體引用的方式併入本文中。
12．．．平面聚合物薄片
14．．．楔形聚合物薄片
圖1係本發明的一個楔形內層實施例之示意圖。
12．．．平面聚合物薄片
14．．．楔形聚合物薄片

Claims (20)

  1. 一種擋風玻璃內層，其包括：一增塑性聚(乙烯縮丁醛)聚合物薄片，其包括40至90增塑劑/100份樹脂，並具有小於25℃之玻璃態轉變溫度，其中該擋風玻璃內層為楔形，並具有一第一邊緣及一第二邊緣，其中該第一邊緣具有至少0.38毫米的厚度，且該第二邊緣具有較該第一邊緣之厚度大至少0.13毫米的厚度，且其中該聚合物薄片與具有30至33℃間之玻璃態轉變溫度之等效聚合物薄片相比，展現出經改良之至少2分貝的聲音傳輸損失。
  2. 如請求項1之擋風玻璃內層，其中該擋風玻璃內層進一步包括一第二聚合物薄片。
  3. 如請求項2之擋風玻璃內層，其中該第二聚合物薄片不為楔形，且該具有一小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片為楔形。
  4. 如請求項2之擋風玻璃內層，其中該第二聚合物薄片為楔形，且該具有一小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片不為楔形。
  5. 如請求項2之擋風玻璃內層，其進一步包括一聚合物薄膜層，該薄膜層安置於該玻璃態轉變溫度小於25℃之聚合物薄片與該第二聚合物薄片之間。
  6. 如請求項1之擋風玻璃內層，其中該第二邊緣之厚度較該第一邊緣之厚度大0.13毫米至0.8毫米。
  7. 如請求項6之擋風玻璃內層，其中該第二邊緣之厚度較 該第一邊緣之厚度大0.3毫米至0.8毫米。
  8. 如請求項6之擋風玻璃內層，其中該第一厚度係至少0.5毫米。
  9. 如請求項1之擋風玻璃內層，其中該楔形聚合物內層除了該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片以外，不包括其他聚合物薄片。
  10. 如請求項9之擋風玻璃內層，其中該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片包括一吸聲區及一非吸聲區。
  11. 一種用於製造擋風玻璃內層之方法，其包括：形成一楔形擋風玻璃內層，其包括增塑性聚(乙烯縮丁醛)聚合物薄片，其包括40至90增塑劑/100份樹脂，並具有小於25℃之玻璃態轉變溫度，其中該擋風玻璃內層具有一第一邊緣及一第二邊緣，且其中該第一邊緣具有至少0.38毫米之厚度，且該第二邊緣具有較該第一邊緣之該厚度大至少0.13毫米之厚度，且其中該聚合物薄片與具有30至33℃間之玻璃態轉變溫度之等效聚合物薄片相比，展現出經改良之至少2分貝的聲音傳輸損失。
  12. 如請求項11之方法，其進一步包括形成一第二聚合物薄片，及層壓該第二聚合物薄片及該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片。
  13. 如請求項12之方法，其中該第二聚合物薄片不為楔形，且該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片為楔形。
  14. 如請求項12之方法，其中該第二聚合物薄片為楔形，且該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片不為楔形。
  15. 如請求項12之方法，其進一步包括一聚合物薄膜層，該薄膜層安置於該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片與該第二聚合物薄片之間。
  16. 如請求項11之方法，其中該第二邊緣之厚度較該第一邊緣之厚度大0.13毫米至0.8毫米。
  17. 如請求項16之方法，其中該第二邊緣之厚度較該第一邊緣之厚度大0.3毫米至0.8毫米。
  18. 如請求項17之方法，其中該第一邊緣之厚度係至少0.5毫米。
  19. 如請求項11之方法，其中該楔形聚合物內層除了該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片以外，不包括其他聚合物薄片。
  20. 如請求項12之方法，其進一步包括形成該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片，其係藉由共擠出吸聲聚合物熔體及非吸聲聚合物熔體以形成該具有小於25℃之玻璃態轉變溫度的聚合物薄片，其中該聚合物薄片為楔形且包括一吸聲區及一非吸聲區。
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