CN101909874A - 抗腐蚀的多层窗膜构造 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多层透明窗膜,其包括具有对置的主表面的聚合物背衬层、在背衬层的对置的主表面中的至少一个上涂覆的金属层以及金属层上涂覆的粘合剂层,其中所述粘合剂包含阻蚀材料。

Description

抗腐蚀的多层窗膜构造
背景技术
本发明总体上涉及窗膜,具体来讲,涉及包括金属层的多层窗膜。
金属化窗膜是已知的。例如,美国专利No.3,290,203公开了一种粘合于窗玻璃内表面的柔性且透明的金属化片状材料。金属化窗膜通常包括聚合物膜(例如,聚脂膜),该聚合物膜上涂有铜、银、金、青铜、铝、不锈钢、镍-铬和其他常见金属或金属氧化物。这些金属材料在恶劣环境中(例如,在沿海地区)往往会被腐蚀。为了减少腐蚀,可用密封剂(例如,硅树脂密封剂)密封窗膜边缘,但是这会增加安装成本。
为了减少金属层裸露边缘的腐蚀,可用缓蚀剂处理金属层的裸露边缘。例如,美国专利No.6,090,451(Barth等人)公开了通过以下方式来密封窗膜的边缘:沿着要密封的窗膜的边缘,以擦拭接触的方式移动用液态密封剂饱和的多孔涂敷器尖端,以便使液态密封剂的一部分从饱和涂敷器尖端转移到窗膜边缘。
美国专利No.6,294,233(Barth等人)公开了透明的封边窗膜。该窗膜的边缘优选地被液体溶剂化聚合物材料密封,该材料经固化后会形成显著地使周围环境产生的降解效应最小的固态透明密封。
美国专利No.4,645,714(Roche)公开了用于太阳光反射器或荧光灯装置的耐用镜面反射镜,这些镜面反射镜是通过在聚酯膜上气相沉积银并防护性地在其上覆盖含银缓蚀剂(例如,双巯基乙酸乙二醇酯)的透明丙烯酸酯聚合物涂层而形成。
发明内容
存在对防腐蚀窗膜构造的需求,更具体地讲,需要使多层窗膜金属层(例如银)的暴露边缘部分具有耐腐蚀性的简单、低成本并且有效的方法。
本发明总体上提供了一种多层、金属化、视觉上透明且抗腐蚀的窗膜构造。在一个示例性的实施例中,本发明提供一种透明窗膜,该窗膜包括具有相对主表面的聚合物背衬层、背衬层的相对主表面中的至少一个上涂覆的金属层以及金属层上涂覆的粘合剂层,其中所述粘合剂包含阻蚀材料。在各种实施例中,金属层可包括(例如)铝、锌、铜、银、金等。
在另一个实施例中,该金属层的每一侧与电介质材料层相邻接。电介质材料层可包含金属氧化物。在具体的方面,电介质层可包含铟锡氧化物、二氧化钛或氧化锌。
在具体的实施例中,阻蚀材料可包括双巯基乙酸乙二醇酯(GDA)。
在另一个示例性的实施例中,本发明提供了一种透明窗膜,所述窗膜包括:聚合物膜,所述聚合物膜具有对置的第一主表面和第二主表面;安装粘合剂层,所述安装粘合剂层被涂覆在所述聚合物膜的所述第一主表面上,以将所述窗膜粘合到基底上;第一层合粘合剂层,所述第一层合粘合剂层包含与所述聚合物膜的所述第二主表面相邻布置的阻蚀材料;以及金属层,所述金属层与所述第二粘合剂相邻布置。在更具体的实施例中,聚合物膜可包括与第二层合粘合剂层粘合的第一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和第二聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
在一个实施例中,安装粘合剂可包括压敏粘合剂,并且第一层合粘合剂层可包括热熔粘合剂。在另一个实施例中,金属层可包括金属氧化物和金属的一系列交替层。金属氧化物可包括氧化铟或铟锡氧化物。在具体的实施例中,金属可包括银。
在另一个方面,包含阻蚀材料的层合粘合剂层包括按重量计为约0.01%至约5%的阻蚀材料。阻蚀材料可选自1-十八硫醇(ODT)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMP)、5-甲基-1H-苯并三唑(MBT)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(PTT)和双巯基乙酸乙二醇酯(GDA)。
在另一个方面,本发明提供一种包括透明金属化窗膜的窗膜组件,如上所述,其应用到窗户上。
如果窗膜将用来抑制从结构体中泄露高频(例如,100MHz-6GHz)的通信信号,那么具有高导电性金属层的窗膜是可取的。为了获得导电性、透射和反射性能方面具有最佳组合的窗膜,希望使用纯银来制备金属层。
在存在诸如水和氯等大气要素的情况下,银层(具体来讲)极易受腐蚀,尤其是沿着窗膜的暴露边缘。也就是说,即使窗膜构造中的银层会受到涂层或层合膜的保护,但银层也将会沿其边缘暴露到周围环境的腐蚀性成分中。在存在(例如)盐和水分的情况下,腐蚀过程随着环境温度的升高而加快。腐蚀不美观,并且会影响窗膜的性能特性。为了使银层免受腐蚀,通常将银层制成合金或夹在其他金属层之间,例如夹在铜或金之间。然而,这些防腐蚀方法增加了窗膜的成本,改变了窗膜的外观和光透射性,还降低了金属层的导电性。
在许多情况下,希望窗膜在太阳光谱(400-800nm)的可见光部分具有低反射性而在近IR范围(800nm-2500nm)内保持高度反射。以A/B/A/B...型序列具有电介质/金属/电介质层的多层窗膜构造可以通过定制各个层的厚度来制备,以使得在可见光范围内的反射受到抑制。这种膜在(例如)美国专利6,007,901(Maschwitz等人)和6,391,400(Russell等人)中有所描述。
本发明提供一种窗膜构造,其中缓蚀剂是窗膜构造的一个重要组成部分,而不是应用到窗膜上的局部或表面的处理。也就是说,本发明无需处理窗膜,即可实现抗腐蚀。因此,使用缓蚀剂并不需要额外的处理或安装步骤,从而简化了安装过程且降低了劳动力成本。此外,通过将抗腐蚀材料掺入到窗膜结构中,实现了对于腐蚀更完整、更有效的保护。也就是说,本发明提供了一种窗膜结构,其中整个金属层(而不仅仅是金属层边缘)都是耐腐蚀的。
本发明的优点在于,它提供了具有耐腐蚀性金属层的窗膜,否则该窗膜将容易受到腐蚀。其他优点包括:它提供了一种改善多层金属化窗膜构造中的金属层暴露边缘的耐腐蚀性的快捷、简易和高性价比方法。本发明的另一个优点在于,它提供了改善的耐腐蚀性银层,从而提高含银层窗膜的使用寿命和性能。再一个优点在于,在许多终端使用的应用中,改善的耐腐蚀性可无需对窗膜进行封边,这种封边任务是困难、棘手和耗时的。
附图说明
参照附图,将对本发明进一步进行描述,其中:
图1是根据本发明的简易形式窗膜的放大剖视图;以及
图2是本发明替代实施例的放大剖视图。
具体实施方式
本说明书和所附权利要求书中使用的术语“聚合物”、“聚合物型”应被理解为包括聚合物、共聚物(例如,使用两种或更多种不同单体形成的聚合物)、低聚物以及它们的组合,以及可形成可混溶共混物的聚合物、低聚物或共聚物。
现在参见附图,图1示出了用于选择性过滤透过窗的电磁波的多层窗膜复合物2。窗膜2包括具有对置的主表面4a、4b的聚合物背衬层4、与背衬层4的一个主表面4b相邻设置的金属层6以及与背衬层4相对、与金属层相邻设置的粘合剂层8。
背衬层4可以是通常用于太阳能控制膜或安全膜的任何透明的聚合物膜,所述太阳能控制膜或安全膜包括(例如)多层膜和由双轴取向的聚丙烯或聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)形成的膜。一种特别适合的背衬层是聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的双(2)密尔层。其他适合的膜包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜和美国专利No.5,427,842(Bland等人)和美国专利No.5,604,019(Bland等人)中所描述的膜,这两个专利均以引用方式并入本文中。适用于背衬层4的膜是得自3M公司(St.Paul,MN)的商标名称为SCLL400的膜和2密尔的SCLL150膜。
该金属层6可以由普通金属(例如,银、金、铜、青铜、锌、铝、不锈钢、镍、铬等、金属氧化物以及这类材料的组合)形成。在一个示例性实施例中,金属层6由银形成。在另一个实施例中,金属层6可夹在电介质材料之间。也就是说,金属层6的每一侧与电介质材料层相邻接,从而形成了电介质/金属/电介质层的A/B/A/B...型序列。例如,电介质材料层可包含金属氧化物,如氧化铟锡、二氧化钛和氧化锌。
粘合剂层8与金属层6相邻设置,使得金属层6夹在背衬层4和粘合剂层8之间。该粘合剂层8可以是(例如)常用于将太阳能控制膜或安全膜贴到基板(例如,窗玻璃格)上的那些粘合剂,包括丙烯酸酯压敏粘合剂和水活粘合剂。
窗膜2包括相对的第一主表面10和第二主表面12以及外围边缘表面14。该外围边缘表面包括左边缘14a和右边缘14b以及前后边缘(未示出)。由于金属层6沿窗膜2的外围边缘表面14暴露于大气条件下,因此窗膜2沿着边缘14最有可能受到腐蚀。
根据本发明的一个方面,已经发现,通过将阻蚀材料(例如,硫醇(通常称为硫醇))加入粘合剂8中,窗膜2(其中金属层6暴露于环境条件下)沿着边缘14的腐蚀程度可得以抑制或降低。因此,本发明总体涉及将阻蚀材料合并到窗膜构造中。
适合的阻蚀材料包括巯基乙酸、3-巯基丙酸、11-巯基十一酸、苯硫酚、二苯硫醚、N-(2-羟乙基)巯基乙酰胺、2,2′-二巯基二乙醚、2,2′-二巯基二乙硫醚、1,2-乙二硫醇、以及3-巯基丙基三甲氧基硅烷、双(3-巯基丙酸)乙二醇、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸)、十八硫醇、双十六烷基二硫、巯基乙酸十八烷酯、1-十八硫醇(ODT)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMP)、5-甲基-1H-苯并三唑(MBT),季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(PTT)和双巯基乙酸乙二醇酯(GDA)。
根据所使用的特定阻蚀材料,粘合剂层8中的阻蚀材料的浓度范围为至少约0.001%、至少约0.01%或至少约0.05%(按阻蚀材料的干燥固体的重量计)至不超过约7%、不超过约6%以及不超过约5%(按阻蚀材料的干燥固体的重量计)。出人意料的是,已发现,缓蚀剂水平低至0.05%(按干燥固体的重量计)可有效减少腐蚀。人们还发现,当粘合剂中阻蚀材料的量增加到超过一定程度时会影响粘合剂的粘结性能。因此,粘合剂中需要存在的阻蚀材料的量是足以达到所需的抗腐蚀性能的水平,并且还能保持所需的粘合剂的性能。也就是说,粘合剂中存在的缓蚀剂的量将为需要达到金属层所需的抗腐蚀水平的量,而不需要降低其所需的粘合剂的性能。
现在参照图2,其示出了具有粘合剂层的替代的金属化窗膜20,该粘合剂层包含用于赋予金属层(具体来讲,金属层边缘)抗腐蚀性的缓蚀剂。
窗膜20包括设置在安装压敏粘结剂(PSA)26的层上方的隔离衬片22,其起到粘结性地将窗膜20粘合到基板表面(例如,窗玻璃格)上的作用。衬片22可以是(例如)一密尔厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)的层。在将窗膜20施加到表面之前,衬片22用来在窗膜20的贮存和处理过程中保护PSA层26,并在安装前被去除以暴露PSA层26。
与安装粘合剂层26相邻的分别是第一聚合物膜层28、第一层合粘合剂层30、第二聚合物膜层32层和第二层合粘合剂层34。
第一聚合物膜层28和第二聚合物膜层32可以是(例如)抗撕裂膜。第一聚合物膜层28和第二聚合物膜层32可以是相同或不同的膜。适合的膜包括聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜以及美国专利No.5,427,842(Bland等人)和美国专利No.5,604,019(Bland等人)中所描述的膜,两专利均以引用方式并入本文中。适用于第一抗撕裂聚合物膜层28和第二抗撕裂聚合物膜层32的特定膜分别是可得自3M公司(St.Paul,MN)的SCLL400膜和2密尔的SCLL150膜。
适合的层合粘合剂包括热熔粘合剂和丙烯酸PSA。适合的热熔粘合剂是可得自Shell Chemical公司(Akron,Ohio)的商品名称为VITEL聚酯热熔粘合剂的无定形聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)。适合的丙烯酸PSA包括丙烯酸异辛酯和丙烯酰胺。特定的丙烯酸压敏粘合剂(PSA)包括得自3M公司(St.Paul,MN)的商品名称为90/10 IOA/AA或95/5IOA//丙烯酰胺丙烯酸PSA的那些。根据该窗膜的一个方面,第二层合粘合剂层34包括以上关于粘合剂层8所描述的阻蚀材料。
与第二层合粘合剂层34相邻的是金属层36,该金属层36包括氧化铟(III)(InO)36a和银(Ag)36b的一系列交替层。可以使用铟锡氧化物(ITO)来替代InO。与金属层36相邻的是聚合物背衬层38。该背衬层38可以是(例如)两(2)密尔厚的聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)层。金属层36和背衬层38的组合(在图2中用字母“A”指定)限定了用来减弱100MHz至6GHz和120GHz至40THz的频率范围内电磁波的过滤膜。适合的膜在(例如)美国专利No.4,613,530(Hood等人)和美国专利No.4,799,745(Meyer等人)中有所描述,两专利均以引用方式并入本文中。适合的膜包括可得自Southwall Technologies(PaloAlto,CA)的EMI/RFI屏蔽膜。适用于过滤膜“A”的特定膜为可得自Southwall Technologies的XEM2.4膜。
可选的硬涂层40设置在背衬层38上,以提供具有改善耐久性和耐刮擦性的窗膜20。适用于硬涂层的材料包括丙烯酸硬涂层,例如,Acryloid A-11和Paraloid K-120N,可得自Rohm&Haas,Philadelphia,Pa.;氨基甲酸酯丙烯酸酯,例如美国专利No.4,249,011中所述的那些以及可得自Sartomer公司(Westchester,Pa.)的那些;以及由脂肪族多异氰酸酯(如,可得自Miles有限公司(Pittsburgh,Pa.)的DesmodurN-3300)与聚酯(如,可得自Union Carbide(Houston,Tex.)的TonePolyol 0305)的反应制得的氨基甲酸酯硬涂层。
安装粘合剂层26以及层合粘合剂层30、34可选自对本领域内的技术人员来说已知的常规粘合剂,不同之处在于阻蚀材料掺入到与金属层36相邻的层合粘合剂层34,从而赋予金属层36耐腐蚀性。粘合剂层也可包括添加剂,如UV吸收剂或其他可选的成分。
本领域的普通技术人员可以理解,在不偏离本发明概念的情况下可以对上述本发明进行各种变化和修改。因此,本发明的范围不应限于本专利申请所述的结构,而只应受权利要求中的文字所述的结构和其等同结构的限制。

Claims (18)

1.一种透明窗膜,包括:
(a)聚合物背衬层,所述聚合物背衬层具有对置的主表面;
(b)金属层,所述金属层被涂覆在所述背衬层的对置的主表面中的至少一个上;以及
(c)粘合剂层,所述粘合剂层被涂覆在所述金属层上,其中所述粘合剂包含阻蚀材料。
2.根据权利要求1所述的窗膜,其中所述粘合剂层包含按重量计为约0.01%至约5%的阻蚀材料。
3.根据权利要求1所述的窗膜,其中所述金属层主要由银组成。
4.根据权利要求1所述的窗膜,其中所述金属层包含铝、锌、铜、银和金中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的窗膜,其中所述金属层每一侧与电介质材料层相邻接。
6.根据权利要求5所述的窗膜,其中所述电介质材料层包含金属氧化物。
7.根据权利要求6所述的窗膜,其中所述电介质层包含铟锡氧化物、二氧化钛和氧化锌中的至少一种。
8.根据权利要求1所述的窗膜,其中所述阻蚀材料是双巯基乙酸乙二醇酯(GDA)。
9.一种透明窗膜,包括:
(a)聚合物膜,所述聚合物膜具有对置的第一主表面和第二主表面;
(b)安装粘合剂层,所述安装粘合剂层被涂覆在所述聚合物膜的第一主表面上,以将所述窗膜粘合到基底上;
(c)第一层合粘合剂层,所述第一层合粘合剂层包含与所述聚合物膜的第二主表面相邻布置的阻蚀材料;以及
(d)金属层,所述金属层与第二粘合剂相邻布置。
10.根据权利要求9所述的窗膜,其中所述聚合物膜包括与第二层合粘合剂层粘合的第一聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和第二聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
11.根据权利要求10所述的窗膜,其中所述安装粘合剂包括压敏粘合剂。
12.根据权利要求11所述的窗膜,其中所述第一层合粘合剂层包括热熔粘合剂。
13.根据权利要求12所述的窗膜,其中所述金属层包括金属氧化物和金属的一系列交替层。
14.根据权利要求13所述的窗膜,其中所述金属氧化物是氧化铟和铟锡氧化物中的至少一种。
15.根据权利要求14所述的窗膜,其中所述金属包括银。
16.根据权利要求15所述的窗膜,其中所述第一层合粘合剂层包括按重量计为约0.01%至约5%的阻蚀材料。
17.根据权利要求16所述的窗膜,其中所述阻蚀材料选自1-十八硫醇(ODT)、三羟甲基丙烷三(3-巯基丙酸酯)(TMP)、5-甲基-1H-苯并三唑(MBT)、季戊四醇四(3-巯基丙酸酯)(PTT)和双巯基乙酸乙二醇酯(GDA)。
18.一种窗组件,包括:
(a)窗框;
(b)窗用玻璃,所述窗用玻璃布置在所述窗框内,并具有对置的主表面;
(c)根据权利要求9所述的窗膜,所述窗膜与所述窗用玻璃的对置的主表面中的至少一个相邻布置。
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