CN100430223C - 具有阻断紫外线和红外线和提供耐磨性表面的涂层体系的聚碳酸酯车窗板 - Google Patents

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Abstract

汽车玻璃窗板通过具有涂层体系的聚碳酸酯基材而提供，所述体系包括阻断IR的内层和阻断紫外线和向外涂层提供耐刮性的上覆覆盖材料。

Description

具有阻断紫外线和红外线和提供耐磨性表面的涂层体系的聚碳酸酯车窗板
相关申请的交叉参考
该申请要求临时申请60/317,599(2001年9月6日递交)的权益。
该申请是PCT/EP02/00001(2001年3月16日递交，指定美国，2001年9月27日作为WO 02/053630A出版)的权益。
作为参考的引入
母申请PCT/EP02/00001(2001年9月27日出版)在此作为参考完全并入本发明。
关于以下讨论的涂层组合物和工艺的细节，参考U.S.专利nos.5,298,587；5,320,875；5,433,786；5,494,712；5,718,967；5,900,284；6,376,064；6,432,494和6,397,776，这些专利在此作为参考完全并入本发明。
本发明的背景
本发明涉及用于车窗的聚合物玻璃窗板和更尤其涉及由与聚碳酸酯汽车玻璃窗板结合的涂层体系组成的结构。
用于车窗的聚合物玻璃窗板所获得的安全，样式和其它优点长期为人欣赏。聚碳酸酯由于其优异的强度和光学透明性而作为用于模塑这些板的理想材料出现。
聚合物基玻璃窗材料在汽车场合中的使用存在某些问题。这至少部分由于汽车服务条件所带来的独特挑战。尽管不是穷举，这些包括，但不限于以下的至少一种：极端的温度和环境暴露；在汽车正常操作过程中透过玻璃窗材料的强和长时间的振动力；偶尔出现的可无规施加到玻璃窗材料上的强震动和冲击负荷，它通过如在洗涤车辆时的偶然接触或通过灰尘和其它颗粒的冲击而擦伤表面；和长期暴露于削弱性环境因素如雨和日光中的紫外和红外线的常规情形。
聚碳酸酯在用于汽车玻璃窗场合时遇到的另一问题是需要减少日光透过窗户进入汽车内而引起的过多热负荷，否则尤其在夏季月份中产生不理想的热负荷。尽管类似问题已经出现在汽车玻璃窗场合中的硅石基玻璃组合物，但热负荷问题可通过使用在玻璃形成过程中或在合适的后形成步骤中被整合的无机玻璃涂层或添加剂而解决。迄今，用于减少适用于汽车场合的聚碳酸酯基玻璃窗组合物的热负荷潜力的方法和策略更成问题。
已经长期认识到，聚碳酸酯板暴露表面的耐磨性需要极大地改进以适应在此方面的苛刻汽车服务要求。
各种涂层已被提出以实现这些合适的耐磨性。
用于提高聚碳酸酯的耐磨性的主要代表是各种等离子体聚合有机硅涂层。浸涂层也可用于提高耐磨性但一般这些涂层尚未发现有效地用于汽车玻璃窗场合。
另一要素是需要针对紫外线暴露而保护聚碳酸酯以防该材料通常所出现的发黄。
本发明的目的是提供能够满足所有的以上要求的在汽车玻璃窗板上的耐久性涂层体系。
本发明的综述
本发明涉及一种适用于汽车的聚合物玻璃窗结构。该玻璃窗结构包括具有外表面的聚碳酸酯基材；固定到聚碳酸酯基材的暴露外表面上的聚合物最内涂层，所述聚合物涂层能够阻断至少显著部分的红外射线从中透过；覆盖在能够阻断至少显著部分的紫外线从中透过以保护第一涂层和聚碳酸酯的最内层上的中间涂层；和与中间紫外红外吸收涂层处于上覆关系的外涂层，所述最外涂层由一种能够经受在聚合物玻璃窗结构之外暴露所产生的磨损的材料组成。
在阅读以下说明书和权利要求之后可以理解的以上目的以及其它目的通过一种聚碳酸酯窗户板而实现，这种窗户板覆盖有一种来自Bayer A.G.(Leverkusen，德国)和描述于PCT/EP02/00001并在涂到聚碳酸酯上时用作红外线阻断剂的材料BAYTRON P的最内层，由紫外线阻断剂组成的第二上覆涂层，和由于足够硬地适用于汽车服务而提供耐磨性的最外涂层。合适的底漆涂层也可在这些涂层之间和/或之下涂。
附图说明
图1是配有涂覆聚碳酸酯玻璃窗板的汽车的断面图。
图2是对根据本发明的涂层体系和汽车玻璃窗板基材的图示描绘。
优选实施方案的描述
在以下详细描述中，为了清楚起见使用某些特定术语并按照35USC112的要求描述一个特殊实施方案，但可以理解，它无意于限定且不应如此理解，因为本发明能够在所附权利要求书的范围内呈现许多形式和变型。
本发明通过以下的意外发现而实现：可成功地将一种特定组成以上覆关系应用于聚碳酸酯基材，使得提供足够的耐久性和能够将所得玻璃窗结构整合到汽车的各组件中。
本文所用的术语″汽车″定义为任何的多种通过自含或远程动力装置推动的车辆，可包括但不限于以下的至少一种：客车，搬运车和摩托车，轻型载货汽车，重型运货车(包括越野汽车)，娱乐车如活动房屋和露营车，公共交通车辆如公共汽车，火车头车辆如火车及其它轻轨车辆如单轨铁路等等，以及海运和飞机。
参照附图，图1给出了客车10的断面部分，包括具有部分14，16以确定后窗户开口的车体12，其中玻璃窗板22以常规方式，如使用粘合剂粘结而固定。通常提供例如描述于U.S.专利6,309,755的掩盖边界18以隐藏粘合剂接点。
通常还包括升降玻璃窗板20，而且也可以本发明的方式涂覆。
图2是对穿过玻璃窗板22的部分的图示，该部分可以是整合到车辆10中的所有玻璃窗板的典型部分。
玻璃窗板22包括聚碳酸酯基材24，它具有至少一其上连接有第一最内聚合物层26的外表面。聚碳酸酯基材24可具有适合窗户开口的构型。
合适的聚碳酸酯材料包括，但不限于材料如本领域熟知的那些。
这些聚碳酸酯树脂是可通过一种或多种二元酚类与碳酸酯前体如光气，卤代甲酸酯或碳酸酯反应而制成的芳族碳酸酯聚合物。可以使用的聚碳酸酯的一个例子是由General Electric Company制造的聚碳酸酯LEXAN。
第一或最内聚合物层26包含一种能够阻断转移显著部分的透过第一或最内层和与聚碳酸酯基材接触的红外光传输，同时保持聚碳酸酯基材特有的透明度的材料。对红外线传输的阻断防止至少显著部分的IR光谱中的日光透过板22。它还包括使IR光谱中的光偏离聚碳酸酯层以减少乘客室中的热负荷。IR光阻断度取决于各种因素，例如材料组成，层厚度等。
第一或最内涂层26具有如选自取代聚噻吩苯乙烯磺酸盐，聚吡咯苯乙烯磺酸盐和取代聚吡咯苯乙烯磺酸盐中的至少一种的材料。合适的材料还包括3，4-二烷氧基取代的聚噻吩苯乙烯磺酸盐。合适的材料可以商品名BAYTRON P购自Bayer AG。
关于BAYTRON P的组成和使用BAYTRON P在聚碳酸酯基材上形成涂层的方法的细节，参考PCT/EP02/00001，在此作为参考并入本发明。
BAYTRON P是掺杂有聚合物酸盐(如，聚苯乙烯磺酸盐)的聚乙烯二氧基噻吩(PEDT)的水分散体。市售的该材料以在水中的1.3％溶液(pH＝1-2)供给。它主要用于涂覆玻璃和塑料基材抗静电，但也可用作非导电表面的静电涂层。BAYTRON P涂层可以透过蓝色光。已经发现，它们可对包括大部分红外范围的900-2000nm范围内的光提供几乎100％的吸收。
第一或最内聚合物层26可具有在所需范围内的足以提供IR偏转/吸收能力的任何合适厚度。通常，该材料通过例如描述于PCT/EP02/00001的任何合适的施涂方法涂覆到聚碳酸酯基材的表面上。
聚碳酸酯必须屏蔽日光中的紫外线。通过将阻断紫外线传输的第二或中间涂层28涂到最内BAYTRON P涂层26上，聚碳酸酯基材24根据需要被屏蔽。另外，BAYTRON P也可同时屏蔽紫外线。这是重要的，因为BAYTRON P尽管已涂到聚碳酸酯基材上，在单独使用时被发现具有不好的UV和热稳定性。但如果通过UV阻断层28保护，BAYTRON P表现出显著稳定性。
U.S.专利6,376,064(在此作为参考并入本发明)描述了涂到聚碳酸酯基材上的UV阻断涂层，它有效地屏蔽聚碳酸酯，和适合涂到BAYTRON P上。
该涂层由例如其中详细描述的特殊二有机二有机氧硅烷或特殊有机三有机氧硅烷或两者组成。
在UV阻断涂层28之上的最终或最外涂层30包括在暴露于风化时足够硬和耐久而为汽车服务所接受的耐磨性涂层。
这些涂层可以是由等离子体聚合和氧化有机硅材料组成的类型。各种形式的这些涂层描述于作为参考并入本发明的U.S.专利，但描述于U.S.6,376,064；6,432,494；和6,397,776的抗磨损涂层和工艺得到具有良好的耐候性特性和足够耐磨损，和重要的是对用于汽车工业的经济可行性所需的生产率适合的涂层。
还开发出非等离子体产生的耐磨性涂层，包括如在Bayer品名LP065来自Bayer AG的。PCT/EP02/00001还描述了可通过常规浸渍或流动技术而涂的这种耐刮性涂料。
涂到上聚碳酸酯基材的这种三组件涂层体系提供对聚碳酸酯和BAYTRON P两者的紫外(UV)保护，提供对红外(IR)射线的隔绝作用和提供适用于汽车的耐擦性。该三组件涂层体系在用于汽车场合时是稳定的。
材料如取代聚噻吩苯乙烯磺酸盐的使用明显减少例如测定为总太阳能传输(TSET)的通常透过聚碳酸酯窗户的日光的量。
底漆可为这些涂层中的某些所需且UV阻断剂和BAYTRON P可在一些情况下与插入的底漆涂层结合。HYCAR(GE商标)已被发现与BAYTRON P相容。
UV阻断层可与最外磨损层结合，这样将两外层结合成单层的上覆覆盖材料而不是两层的上覆覆盖材料。通常开发和可以使用等离子体聚合和氧化有机硅耐磨性涂层的改进变型，且对于湿涂覆耐磨性材料也如此。
实施例I
将BAYTRON P涂层涂到聚碳酸酯板上以降低聚碳酸酯对日光的红外范围的透光率。该涂层随后涂有包含UV吸收剂以至少部分阻断紫外范围的日光的溶胶-凝胶涂层。为了达到汽车玻璃窗场合所需的耐磨性水平，该涂层体系进一步通过沉积等离子体增加化学汽相淀积(PECVD)硅基层而改进。该涂层体系提供紫外(UV)保护，对红外(IR)射线的隔绝作用，以及提供优异的耐擦性(Δ雾度＜2.0％，在使用CS 10F轮，500g负荷，和1000个周期的Taber磨损之后)。
浸涂以CPP105(BAYTRON P)
800g涂料
65％CPP105＝520g
35％HYCAR＝280g
浸渍速率：浸入时50cm/min。取出时50cm/min。
停留时间：5秒
闪蒸：15mins。
HYCAR底漆通过使用以上列举的相同的参数浸涂并随后固化(130摄氏度，1h)而面涂有GE AS4004(UV阻断剂)。
在涂AS 4004面涂层之后测定的％传输率：76.8％
Δ雾度＝0.76％(在TABER之后)

Claims (12)

1.一种用于汽车的玻璃窗结构，包括：
具有至少一外表面的聚碳酸酯基材，所述聚碳酸酯基材具有光学透明度；
连接到其上的最内聚合物层，该最内聚合物层包括能够减少穿透到聚碳酸酯基材中的红外射线的量而没有不当地损害聚碳酸酯基材的光学透明度的BAYTRON P材料；和
在所述最内聚合物层之上的阻断紫外线传输至所述最内聚合物层和聚碳酸酯基材的第二涂层，所述第二涂层包括一种或多种材料选自二有机二有机氧硅烷、有机三有机氧硅烷、具有UV吸收剂的溶胶-凝胶材料、等离子体聚合和氧化有机硅材料；和
赋予相关的玻璃窗结构的外表面耐擦性而不会过度损害聚碳酸酯基材的光学透明度。
2.权利要求1的玻璃窗结构，其中包括在最内聚合物层中的BAYTRON P材料是取代聚噻吩苯乙烯磺酸盐，聚吡咯苯乙烯磺酸盐和取代聚吡咯苯乙烯磺酸盐中的至少一种。
3.权利要求1的玻璃窗结构，其中最内聚合物层可对900-2000nm范围内的光提供几乎100％的吸收。
4.权利要求1的玻璃窗结构，其中所述第二涂层包括一包含等离子体聚合和氧化有机硅材料的最外层。
5.一种包括玻璃窗板的车窗子组件，所述玻璃窗板包括：
具有至少一外表面的聚碳酸酯基材，所述聚碳酸酯基材具有光学透明度；
连接到其上的第一聚合物层，所述第一聚合物包括能够减少穿透至聚碳酸酯基材的红外射线的量而没有不当地损害聚碳酸酯基材的光学透明度的BAYTRON P材料；
在所述第一聚合物层之上的第二涂层，它阻断紫外射线传输至第一聚合物层和聚碳酸酯基材而没有不当地损害聚碳酸酯基材的光学透明度和另外向所述玻璃窗板的所述外表面提供耐擦性，其中所述第二涂层包括一种或多种材料选自二有机二有机氧硅烷、有机三有机氧硅烷、具有UV吸收剂的溶胶-凝胶材料、等离子体聚合和氧化有机硅材料。
6.权利要求5的车窗子组件，其中聚碳酸酯基材上的所述第一聚合物层包含取代聚噻吩苯乙烯磺酸盐，聚吡咯苯乙烯磺酸盐和取代聚吡咯苯乙烯磺酸盐中的至少一种。
7.权利要求5的车窗子组件，其中包括在所述第一聚合物层中的BAYTRON P材料来自掺杂有聚合物酸盐的聚乙烯二氧基噻吩的水分散体。
8.权利要求5的车窗子组件，其中第一聚合物层可对900-2000nm范围内的光提供几乎100％的吸收。
9.权利要求5的车窗子组件，其中所述第二涂层包括一最外层。
10.一种具有至少一包括玻璃窗板的窗户的汽车，所述玻璃窗板包括：
具有至少一外表面的聚碳酸酯基材，所述聚碳酸酯基材具有光学透明度；
连接到其上的第一聚合物层，所述第一聚合物层包括能够减少穿透至聚碳酸酯基材的红外射线的量而没有不当地损害聚碳酸酯基材的光学透明度的BAYTRON P；
以上覆关系连接到第一聚合物层上的中间层，所述中间层阻断紫外射线传输至聚碳酸酯基材和第一聚合物层而没有不当地损害聚碳酸酯基材的光学透明度的材料且包括一种或多种选自二有机二有机氧硅烷、有机三有机氧硅烷和具有UV吸收剂的溶胶-凝胶材料；和
向所述玻璃窗板赋予耐擦性的最外涂层，所述最外涂层包括等离子体聚合和氧化有机硅材料。
11.权利要求10的汽车，其窗户是固定板和包括至少一与其结合的结构支撑体。
12.权利要求10的汽车，其中所述最外涂层能够作为湿涂层而涂。
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