CN103189205A - 层状结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本披露是针对一种层状结构，该层状结构包括一个封装剂层和一个热塑性聚合物层。该封装剂层具有一个主表面，其中该封装剂的主表面被处理以增加粘附性。该热塑性聚合物层具有大于约16°C的熔点温度或玻璃化转变温度，其中该热塑性层具有一个主表面，该主表面被处理以增加粘附性、并且被置于该封装剂层的经处理的主表面之上。本披露进一步针对一种形成上述层状结构的方法。
Description
技术领域
本披露总体上涉及多种层状结构和制造此类结构的方法。
背景技术
层状结构具有众多应用，特别是用于户外应用。许多层状结构与环境和来自雨、雪以及冰的水分相接触。该层状结构必须承受长时间段，即长达几十年的环境力。例如，当层状结构被用作包装的一部分时，该层状结构必须还能够承受水分以保护内部的物品。不幸的是，根据所希望的特性来定制层状结构在粘附不同的聚合物材料方面会是一个挑战。
低表面能的聚合物如氟聚合物展现出了良好的化学隔离特性、展现出了对由暴露于化学品而导致的损伤的抗性、具有对污斑的抗性、表现了对由暴露于环境条件而导致的损伤的抗性、并且典型地形成了一种热塑性聚合物表面。虽然对此类低表面能的聚合物有需求，但是这些聚合物倾向于是价格昂贵的。此外，此类聚合物展现出低的润湿特征，并且与其他聚合物衬底的粘附性通常不佳。
因此，将希望的是提供一种改进的层状结构以及形成这样一种层状结构的方法。
发明的披露
在一个实施例中，提供了一种层状结构。该层状结构包括具有一个主表面的一个封装剂层，其中该封装剂的主表面被处理以增加粘附性。该层状结构进一步包括具有大于约165°C的熔点温度或玻璃化转变温度的一个热塑性聚合物层，其中该热塑性层具有一个主表面，该主表面被处理以增加粘附性、并且被置于封装剂层的经处理的主表面之上。
提供了一种形成层状结构的方法。该方法包括提供具有大于约165°C的熔点温度或玻璃化转变温度的一个热塑性聚合物层，其中该热塑性聚合物层具有一个主表面。该热塑性聚合物层的主表面被处理以增加该主表面的粘附性。该方法包括提供具有一个主表面的一个封装剂层。该封装剂层的主表面被处理以增加该主表面的粘附性。该方法进一步包括将热塑性聚合物层的经处理的主表面置于封装剂层的经处理的主表面之上。
附图简要说明
通过参考附图可以更好地理解本披露，并且使它的众多特征和优点对本领域的普通技术人员而言变得清楚。
图1、图2和图3包括示例性层状结构的图解。
优选实施方式的说明
在一个具体实施例中，一种层状结构包括一个封装剂层和一个热塑性聚合物层。该封装剂层具有一个主表面，该主表面被处理以增加粘附性。该热塑性聚合物层具有一个主表面，该主表面被处理以增加粘附性。在一个示例性实施例中，该热塑性聚合物层的经处理的主表面被置于该封装剂层的经处理的主表面之上。
该层状结构包括一个封装剂层。该封装剂层典型地用于缓冲它被置于其上的元件。例如，在一个光伏装置内，封装剂可以用于缓冲并保护下面的光伏层或电连接件。该封装剂层可以由一种聚合物材料形成。一种示例性的聚合物包括天然或合成的聚合物，包括聚乙烯（包括线型低密度聚乙烯，低密度聚乙烯，高密度聚乙烯，等等）；聚丙烯；尼龙（聚酰胺）；EPDM；聚酯；聚碳酸酯；乙烯-丙烯共聚物；乙烯或丙烯与丙烯酸或甲基丙烯酸的共聚物；丙烯酸酯；甲基丙烯酸酯；聚α-烯烃熔融粘合剂，此类包括，例如乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、乙烯丙烯酸丁酯（EBA）、乙烯丙烯酸甲酯（EMA）、离聚物（一般被中和为金属盐的酸官能化的聚烯烃）、或酸官能化的聚烯烃；聚氨酯，包括例如热塑性聚氨酯（TPU）；烯烃弹性体；烯烃嵌段共聚物；热塑性有机硅；聚乙烯醇缩丁醛；氟聚合物，如四氟乙烯、六氟丙烯以及偏二氟乙烯的三聚物（THV）；热塑性纳米结构的共聚物，如从阿科玛公司（Arkema）可得的
或其任意组合。
在一个实施例中，该封装剂层是一种聚烯烃。可以设想任何合理的聚烯烃。一种典型的聚烯烃可以包括由一种单体形成的均聚物、共聚物、三聚物、离聚物、合金、或其任意组合，该单体是如乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、甲基戊烯、辛烯、降冰片烯或其任意组合。一种示例性的聚烯烃包括：高密度聚乙烯（HDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、超低或非常低密度聚乙烯（VLDPE）、乙烯丙烯共聚物、乙烯丁烯共聚物、聚丙烯（PP）、聚丁烯（polybutene）、聚丁烯（polybutylene）、聚戊烯、聚甲基戊烯、聚苯乙烯、乙烯乙酸乙烯酯（EVA）、乙烯丙烯橡胶（EPR）、乙烯辛烯共聚物、其共混物、其混合物、等等。在一个具体实例中，该聚烯烃包括乙烯乙酸乙烯酯。该聚烯烃进一步包括基于烯烃的无规共聚物、基于烯烃的抗冲击型共聚物、基于烯烃的嵌段共聚物、基于烯烃的特种弹性体、基于烯烃的特种塑性体、其共混物、其混合物、等等。在一个实例中，该聚烯烃是聚丙烯与苯乙烯-乙烯/丁烯-苯乙烯（SEBS）的一种共混物或共挤出物。可商购的聚烯烃的实例包括：聚乙烯、基于聚乙烯的弹性体，例如从陶氏化学公司（Dow Chemical Co.）可得的EngageTM，以及聚丙烯、基于聚丙烯的弹性体，例如从陶氏化学公司可得的VersifyTM、从埃克森美孚化学公司（Exxon Mobil Chemical）可得的VistamaxxTM，等等。可商购的乙烯乙酸乙烯酯的实例可以从圣戈班性能塑料公司（Saint-GobainPerformance Plastics Corporation）获得。
在一个具体实施例中，该封装剂层的聚合物可以包括增加了有待处理的主表面的表面官能度的一个官能团。例如，可以设想增加了有待处理的主表面的表面官能度的任何官能团。在一个实施例中，该官能团可被提供在封装剂聚合物之上，该官能团可被接枝，该官能团可由一种共聚物提供、借助于一种添加剂来提供、或其任意组合。在一个实施例中，该含官能团的添加剂包括，例如过氧化物类、硅烷类、胺类、羧酸类、其组合、等等。
该封装剂层可以拥有特定针对预期用途的其他特性。在一个实施例中，可以根据层状结构的最终用途来定制该封装剂层。另外，可以在该封装剂层中使用任何常用的加工助剂和添加剂，如抗氧化剂、填充剂、UV剂、染料、抗老化剂、及其任意组合。在一个实施例中，该封装剂层的未处理的表面可以被纹理化、涂覆、浮雕、雕刻等。
在一个实施例中，对该封装剂层进行处理以改进该封装剂层对其直接接触的层的粘附性。例如，该处理使得该封装剂层对热塑性聚合物层的粘附性增大。可以设想增加了表面能或添加官能度至该封装剂层的表面的任何合理的处理。在一个实施例中，该处理可以包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。例如，该处理可以包括电晕处理、UV处理、电子束处理、火焰处理、磨擦（scuffing）、萘钠表面处理、等离子体处理、离子束处理、激光消融处理、或其任意组合。在一个具体实施例中，该处理包括电晕处理。在另一个实施例中，该处理包括C-处理。对于C-处理，将封装剂层暴露于有机气体气氛中的电晕放电中，其中该有机气体气氛包括，例如丙酮或一种醇。在一个实施例中，该醇包括四个或更少的碳原子。在一个实施例中，该有机气体是丙酮。在一个实施例中，将该有机气体与一种惰性气体如氮气进行混合。该丙酮/氮气气氛使得该封装剂层对其直接接触的层的粘附性增大。该C-处理的一个实例披露在美国专利6,726,976中，该专利通过引用结合在此。
典型地，该封装剂层具有约1.0密耳至约40密耳的厚度。例如，该封装剂层可以具有约2.0密耳至约20密耳、或甚至约5密耳至约15密耳的厚度。
在一个实施例中，该热塑性聚合物层被置于该封装剂层之上。该热塑性聚合物具有大于约165°C，如大于约175°C的熔点温度或玻璃化转变温度。在一个实施例中，该热塑性聚合物层具有大于约200°C，如大于约250°C、或甚至大于约300°C的熔点温度或玻璃化转变温度。根据该热塑性聚合物的分子结构，该热塑性聚合物可以是晶质的或非晶相的。当该热塑性聚合物的分子结构是晶质的时，该热塑性聚合物具有一个熔点温度。当该热塑性聚合物的分子结构是非晶相的时，该热塑性聚合物具有一个玻璃化转变温度。可以设想任何合理的热塑性聚合物。具体来说，设想了适合于与天气要素或其他材料相接触的任何热塑性聚合物层。
在一个示例性实施例中，该热塑性聚合物层包括氟聚合物类。用于形成该热塑性聚合物层的一种示例性氟聚合物包括由一种单体形成的一种均聚物、共聚物、三聚物、或聚合物共混物，该单体是如四氟乙烯、六氟丙烯、氯三氟乙烯、三氟乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、全氟丙基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚、或其任意组合。
这些氟聚合物可以包括聚合物、聚合物共混物以及共聚物，它们包括以上单体中的一种或多种，如氟化的乙烯丙烯（FEP）、乙烯-四氟乙烯（ETFE）、聚四氟乙烯-全氟丙基醚（PFA）、聚四氟乙烯-全氟甲基乙烯基醚（MFA）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、聚氟乙烯（PVF）、乙烯氯三氟乙烯（ECTFE）、聚氯三氟乙烯（PCTFE）、或四氟乙烯-六氟丙烯-偏二氟乙烯（THV）。在一个实施例中，该氟聚合物是乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、氟化的乙烯丙烯（FEP）、或其组合。在另外的示例性实施例中，这些氟聚合物可以是烯烃单体与氟化单体的共聚物，如大金美国公司（Daikin America,Inc）的DaikinTMEFEP共聚物。在一个实施例中，这些氟聚合物可以包括丙烯酸混合物。在一个实施例中，该氟聚合物不具有马来酸酐官能度。
总体而言，该氟聚合物层主要由相对应的氟聚合物形成，这样使得在聚合物共混物的情况下，将非氟化的聚合物限制于占总聚合物含量的小于15wt%，如小于10wt%、小于5wt%或小于2wt%。在某个实施例中，该氟聚合物层的聚合物含量是基本上100%的氟聚合物。在一些实施例中，该氟聚合物层主要由以上所述的相对应的氟聚合物组成。如在此所使用，与氟聚合物相关使用的短语“主要由…组成”排除了影响氟聚合物的基本和新颖特征的非氟化的聚合物的存在，尽管在热塑性聚合物层中可能使用常用的加工助剂和添加剂，如抗氧化剂、填充剂、UV剂、染料、抗老化剂、及其任意组合。
在一个具体实施例中，这些氟聚合物可以是由单体TFE、HFP以及VDF形成的共聚物，如THV共聚物。该THV共聚物可以包括DyneonTMTHV220、DyneonTMTHV2030GX、DyneonTMTHV500G、DyneonTMTHVX815G、或DyneonTMTHV X610G。例如，该共聚物可以包括约20-70wt%的VDF单体，如约35-65wt%的VDF单体。该共聚物可以包括约15-80wt%的TFE单体，如约20-55wt%的TFE单体。此外，该共聚物可以包括约15-75wt%，如约20-65wt%的HFP单体。
可用于热塑性聚合物层的其他热塑性聚合物包括，例如，聚酰亚胺（PI）、聚酯、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醚酰亚胺（PEI）、聚对苯二甲酸乙二酯（PET）、聚醚醚酮（PEEK）、聚芳醚酮（PAEK）、聚亚苯基、自增强聚亚苯基（SRP）、聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚砜（PSU）、高温聚砜（HTS）、聚苯基砜（PPSU）、聚醚砜（PESU）、全氟磺酸/PTFE共聚物（PFSA）、聚邻苯二甲酰胺（PPA）、聚芳基酰胺（PARA）、聚酰胺-酰亚胺（PAI）、液晶聚合物（LCP）、环烯烃聚合物和共聚物、聚对苯二甲酸酯碳酸酯（PPC）、聚苯醚（PPO）、聚氨酯（PUR）、聚苯并咪唑（PBI）、聚苯硫醚（PPS）、聚甲醛（乙缩醛）（POM）、聚对苯二甲酸丁二酯（PBT）、聚甲基戊烯、热塑性弹性体（TPE）、其组合、等等。在一个具体实施例中，该热塑性聚合物层包括一种聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、或其组合。在一个实施例中，该热塑性聚合物层是非晶相的或半晶质的。在一个具体实施例中，封装剂层和热塑性聚合物是不同的材料。
该热塑性聚合物层可以拥有特定针对预期用途的其他特性。例如，可以根据层状结构的最终用途来定制该热塑性聚合物层。例如，该热塑性聚合物层可以包括任何常用的加工助剂和添加剂，如抗氧化剂、填充剂、UV剂、染料、抗老化剂、及其任意组合。在一个实施例中，该热塑性聚合物层的未处理的表面可以被纹理化、涂覆、浮雕、雕刻等。
对该热塑性聚合物层进行处理以改进该热塑性聚合物层对其直接接触的层的粘附性。在一个实施例中，该处理使得该热塑性聚合物层对封装剂层的粘附性增大。可以设想增加了表面能或添加官能度至表面的任何合理的处理。在一个实施例中，该处理可以包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。在一个实施例中，该处理可以包括电晕处理、UV处理、电子束处理、火焰处理、磨擦、萘钠表面处理、等离子体处理、离子束处理、激光消融处理、或其任意组合。在一个实施例中，该处理包括C-处理。对于C-处理，将该热塑性聚合物层暴露于有机气体气氛中的电晕放电中，其中该有机气体气氛包括例如丙酮或一种醇。在一个实施例中，该醇包括四个或更少的碳原子。在一个实施例中，该有机气体是丙酮。在一个实施例中，将该有机气体与一种惰性气体如氮气进行混合。该丙酮/氮气气氛使得该热塑性聚合物层对其直接接触的层的粘附性增大。
典型地，该热塑性聚合物层具有至少约1.0密耳的厚度。例如，该热塑性聚合物层可以具有大于或等于约1.0密耳，如大于或等于约2.0密耳，如高达约4.0密耳的厚度。
在一个实施例中，该层状结构还可以包括任何数目的所设想的热塑性聚合物层和封装剂层。在一个实施例中，一种层状结构可以包括具有相同或不同材料的多个层。具体来说，在热塑性聚合物层和封装剂层处于交替配置的情况下，可以设想任何数目的层。在一个具体实施例中，一个封装剂层可被夹在具有相同或不同材料的两个热塑性聚合物层之间。在另一个实施例中，一个热塑性聚合物层可被夹在具有相同或不同材料的两个封装剂层之间。表面处理可以与多个聚合物层一起使用以增大封装剂层对它被置于其上的热塑性聚合物层的粘附性。该表面处理可以相同或不同。该热塑性聚合物层、封装剂层、以及对于各个层的主表面的表面处理可以根据所希望的所得特性来定制。在一个具体实施例中，该多层层状结构具有约2密耳至约200密耳的总厚度。
在一个示例性实施例中，热塑性聚合物层与封装剂层之间的粘附性是有利的。例如，由于对热塑性聚合物层的表面的处理和对封装剂层的表面的处理，这两个层的粘附性随着时间而增大。在一个具体实施例中，这两个层之间的粘附性超过了各个层的个体拉伸强度。在一个实施例中，该层状结构具有至少约5.0牛顿每英寸（N/英寸），如至少约20.0牛顿每英寸的剥离力。
在一个实施例中，针对该层状结构可以设想任何其他合理的层，如增强层、粘合剂层、连结层等。任选地，还可以使用一个增强层。可以将该增强层置于该层状结构内的任何位置，以便为该结构提供强化。在一个实施例中，该增强层可以覆盖该热塑性聚合物层。在一个实施例中，该增强层可以大体上包埋在该热塑性聚合物层中。如在此使用的“大体上包埋”是指一种增强层，其中该增强层的总表面积的至少25%、如至少约50%、或甚至100%包埋在该热塑性聚合物层中。在另一个实施例中，该增强层可以覆盖该封装剂层。在一个实施例中，该增强层可以大体上包埋在该封装剂层中。如在此使用的“大体上包埋”是指一种增强层，其中该增强层的总表面积的至少25%、如至少约50%、或甚至100%包埋在该封装剂层中。该增强层可以是提高该层状结构的增强特性的任何材料。例如，该增强层可以包括天然纤维、合成纤维、或其组合。在一个实施例中，这些纤维可以处于一种针织物、铺设纱网（laid scrim）、编织物、织造或非织造织物的形式。示例性的增强纤维包括玻璃、芳族聚酰胺类、聚酰胺类、聚酯类、等等。在一个实施例中，可以部分地针对其对所形成的层状结构的表面纹理的影响来选择该增强层。该增强层可以具有不大于约15密耳的厚度。
在一个实施例中，该层状结构可以任选地包括一个粘合剂层。一种示例性的粘合剂层改进了其直接接触的多个层的粘附性。典型地，该粘合剂层覆盖该层压板的表面，该表面将面向它可以附接至的任何结构的装置。在一个实施例中，该粘合剂层可以覆盖该封装剂层的一个第二主表面。在一个实施例中，该粘合剂层可以覆盖该热塑性聚合物层的一个第二主表面。在一个具体实施例中，该粘合剂层未被置于该封装剂层与该热塑性聚合物层之间。这是因为由对封装剂层的表面的处理和对热塑性聚合物层的表面的处理所赋予的增大的粘附强度。
可以设想任何粘合剂材料。示例性粘合剂材料包括热固性聚合物和热塑性聚合物。例如，该热塑性材料可以包括热塑性弹性体，如天然或合成来源的可交联的弹性体聚合物。在一个实施例中，该粘合剂层可以是乙基乙酸乙烯酯（EVA）、聚酯（PET）、聚氨酯、氰基丙烯酸酯、丙烯酸类树脂、酚醛树脂等等。在另一个实施例中，该粘合剂层包括具有不大于约300°F的熔融温度的一种热塑性材料。在一个实施例中，该粘合剂层包括具有不大于约350°F，如不大于约400°F，如不大于约450°F的熔融温度的一种热塑性材料。在一个实施例中，该粘合剂层包括具有大于约500°F的熔融温度的一种热塑性材料。
典型地，该粘合剂层具有小于5密耳的厚度。例如，该粘合剂层的厚度可以在约0.2密耳至约1.0密耳的范围内。在一个实施例中，该层状结构不含有任何粘合剂层。
在图1中图解了一个层状结构100的一个示例性实施例。该层状结构包括具有一个主表面104的封装剂层102。一个热塑性聚合物层106具有一个主表面108。封装剂层102的主表面104被处理以增加表面104的粘附性。热塑性聚合物层106的主表面108被处理以增加表面108的粘附性。在一个具体实施例中，封装剂层102的经处理的主表面104被置于热塑性聚合物层106的经处理的主表面108之上。在一个实施例中，层状结构100可以包括任何其他合理的层。
在图2中图解了一个层状结构200的另一个实施例。该层状结构包括具有一个第一主表面204和一个第二主表面206的一个封装剂层202。第一主表面204和第二主表面206均被处理以增加表面204、206的粘附性。一种第一热塑性聚合物层208具有一个主表面210，该主表面被处理以增加表面210的粘附性。第一热塑性聚合物层208的经处理的主表面210覆盖封装剂层202的经处理的第一主表面204。如在图2中所见，第一热塑性聚合物层208直接接触封装剂层202。一个第二热塑性聚合物层212具有一个主表面214，该主表面被处理以增加表面214的粘附性。第二热塑性聚合物层212的经处理的主表面214覆盖封装剂层202的经处理的第二主表面206。如在图2中所见，第二热塑性聚合物层212直接接触封装剂层202。第一热塑性聚合物层208和第二热塑性聚合物层212可以是相同或不同的材料。在一个实施例中，层状结构200可以包括任何其他合理的层，如增强层、粘合剂层、连结层等。可以设想任何数目的层。在此设想了任何数目的热塑性层和封装剂层。
图3中图解了另一个示例性的层状结构，并且将该层状结构总体上指定为300。该层状结构包括具有一个第一主表面304和一个第二主表面306的一个热塑性聚合物层302。第一主表面304和第二主表面306均被处理以增加表面304、306的粘附性。一个第一封装剂层308具有一个主表面310，该主表面被处理以增加表面310的粘附性。第一封装剂层308的经处理的主表面310覆盖热塑性聚合物层302的经处理的第一主表面304。如在图3中所见，第一封装剂层308直接接触热塑性聚合物层302。一个第二封装剂层312具有一个主表面314，该主表面被处理以增加表面314的粘附性。第二封装剂层312的经处理的主表面314覆盖热塑性聚合物层302的经处理的第二主表面306。如在图3中所见，第二封装剂层312直接接触热塑性聚合物层302。第一封装剂层308和第二封装剂层312可以是相同或不同的材料。在一个实施例中，层状结构300可以包括任何其他合理的层，如增强层、粘合剂层、连结层等。可以设想任何数目的层。
在一个实施例中，该层状结构可以通过这样一种方法来形成：该方法包括提供具有大于约165°C的熔点温度或玻璃化转变温度的一个热塑性聚合物层。在此设想提供该热塑性聚合物层的任何合理的方法，并且这种方法典型地取决于所使用的材料。例如，该热塑性聚合物层可以被浇注、挤出、或片削。另外，该热塑性聚合物层具有一个主表面，该主表面被处理以增加该主表面的粘附性。如之前所说明，该处理可以包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。该方法进一步包括提供一个封装剂层。在此设想提供该封装剂层的任何合理的方法，并且这种方法典型地取决于所使用的材料。典型地，该封装剂可以被挤出、溶液浇注、或片削。另外，该封装剂层具有一个主表面，该主表面被处理以增加该主表面的粘附性。如之前所说明，该处理可以包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。在一个实施例中，该热塑性聚合物层的经处理的主表面被置于该封装剂层的经处理的主表面之上。在一个具体实施例中，该热塑性聚合物层的经处理的主表面被置于与该封装剂层的经处理的主表面直接相接触，没有任何介于中间的一个或多个层。在此设想将该热塑性聚合物层置于该封装剂层之上的任何合理的方法。在一个实例中，将热塑性聚合物层的经处理的主表面置于封装剂层的经处理的主表面之上的方法包括将该热塑性聚合物层层压至该封装剂层上。在层压方法的过程中，可以将热量、压力、真空、或其任意组合施加于这些层上。在此设想任何合理的热量和压力，条件是该层状结构的这些层不降解。在一个优选的实施例中，在以下情况下实行该层压方法：在该封装剂的熔点以下、或甚至在该封装剂的软化点以下、或在该密封剂、热塑性聚合物、或其组合发生显著变形的点以下。在一个实施例中，该层压方法在接近或稍微高于室温，如约25°C下发生。在其中封装剂层含有交联或固化添加剂的实施例中，可以使用这样的层压方法的温度水平：该温度水平低于使该封装剂层大体上固化、反应或交联的温度水平。在一个具体实施例中，希望的是这些层压条件：其中该封装剂层未被大体上固化。如在此使用的“未大体上固化”是指用于该封装剂层的聚合物的小于约50%的反应或交联，如小于约25%、或甚至小于约5%。在这样的一个实施例中，当例如该层状结构被布置为电子保护板时，可以在后处理的过程中实现大体上完全的固化。在此实施例中，该层状结构可被容易地运送、装卸或准备以用于后处理，而不对与热塑性层分离的封装剂层产生不利影响。
在一个具体实施例中并且如图2中所见，可以提供这样一种层状结构：它包括提供覆盖封装剂层的一个第二主表面的一个第二热塑性聚合物层。在一个具体实施例中并且如图3中所见，可以提供这样一种层状结构：它包括提供覆盖热塑性聚合物层的一个第二主表面的一个第二封装剂层。在另一个实施例中，该方法包括将该层压板放置作为一种电子装置的保护板，如电子装置的前板、电子装置的背板、电子装置的封装剂、或其组合。
在一个实施例中，该层状结构可以包括一个增强层。将该增强层置于该层状结构之内的方法取决于增强层的以及它直接接触的那些层的材料。可以设想任何适合的方法。例如，可将一种可商购的增强层放在它直接接触的层之上。在一个实施例中，增强层可被提供在该热塑性聚合物层之内或该封装剂层之内，例如一种可商购的材料可以包括大体上包埋在该热塑性聚合物层之内或该封装剂层之内的一个增强层。对该层状结构进行后续的加热可以使这些层粘附。
如果使用一个粘合剂层，则该粘合剂层的施用典型地取决于所使用的材料。在此设想施用粘合剂层的任何合理的方法。在一个实施例中，粘合剂层可以被挤出、熔融、层压、以液体状态施用并且干燥或固化等。例如，一种热塑性粘合剂可以在一个步骤或多个步骤中施用。如果粘合剂层是一种热固性材料，那么组装典型地是在一次过程中完成的，其中将液态的粘合剂施加到之后被放到一起的层的一个或多个上；可以使用或不使用热量来固化该热固性粘合剂。可以使用固化该粘合剂的任何合理的方法，并且这种方法典型地取决于所选择的材料。合理的方法包括，例如UV、电子束等。
一旦形成层状结构，就使该结构经受高压灭菌方法、真空层压方法、轧辊层压方法或任何其他类型的热处理。高压灭菌、层压或热处理方法的温度可以高于软化点温度、高于熔点温度、或高于封装剂内交联添加剂的反应温度。在一个实施例中，该高压灭菌方法典型地在大于约300°F的温度下发生。在一个实施例中，该高压灭菌方法在大于约350°F的温度下发生。在一个实施例中，该高压灭菌处理是在从约300°F至约350°F的温度下。在一个具体实施例中，该高压灭菌方法交联封装剂（如当该封装剂是乙烯乙酸乙烯酯时），以将该热塑性聚烯烃转变成一种热固性聚烯烃。在一个具体实施例中，该乙烯乙酸乙烯酯配制有一种过氧化物交联剂。更确切地说，在过氧化物交联剂的情况下，反应温度将被定义为如过氧化物制造商所指明的一小时半衰期数据。
本发明的层状结构可适用于其中需要对环境条件如水分的不渗透性以及耐磨性的任何装置。在一个示例性实施例中，该层状结构对水蒸气是大体上不可渗透的。例如，该层状结构有利地具有小于或等于约5g/m2/24h，如小于约4g/m2/24h、或者小于约3g/m2/24h的水蒸气渗透性。在一个示例性实施例中，该层状结构具有的根据ASTM E9663T标准的水蒸气渗透性是小于或等于约0.5g/m2/24h、或甚至小于或等于约0.25g/m2/24h；这意味着该层状结构对于水是特别不可渗透的。
在一个实施例中，该层状结构根据所希望的特性来定制。例如，可以选择这些材料层，以提供在可见光范围内的不透明的层状结构、大体上半透明的层状结构、或大体上透明的层状结构。在一个具体实施例中，该层状结构具有大于约80%的光透射率。在一个实施例中，该层状结构具有由ASTM E424测量的至少约70%的太阳能反射率。在一个实施例中，该层状结构具有大于90%的不透明度，其中不透明度百分比被定义为100%减去在400-1100nm范围内的透射百分比，如ASTM E424所测量的。
示例性装置包括，例如电子装置、光敏装置如光伏装置、发光二极管（LED）、有机发光二极管（OLED）、光电装置、绝缘玻璃组件、等等。示例性光伏装置可以包括硅（单晶的、多晶的或非晶的）、CIGS、CIS、CdTel、OPV、或DSSC。例如，电子装置可以使用该层状结构作为该装置的与环境相接触的最外面的部分来形成。在一个实例性实施例中，该层状结构可以用来例如作为一种保护板，如前板、背板、封装剂或其组合。在一个具体实施例中，光敏装置可以包括夹在该层状结构与一个光学半透明的板，如一个玻璃板之间的、或夹在两个层状结构之间的多个光敏电池。该光敏装置可以使用传导性互连件如金属互连件和/或半导体互连件进行连接。该装置典型地一起保持在一个框架结构中。另外，该层状结构可以与可以设想的任何其他材料、框架装置、无框架装置等一起使用。例如，在需要层压板和耐气候性的情况，如用于标志、户外照明、窗户、装饰板、或外墙的保护层中，可以使用该层状结构。
在一个实施例中，该层状结构在商业背景中特别有利。例如，该层状结构显著降低了浪费，这是因为在热塑性聚合物层与封装剂层之间实现了令人满意的粘附性，在这两个层之间不需要单独的粘合剂。另外，操作得以改进，这也增加了在生产该层压板时任何自动化过程的效率。
实例1
在此制造了一种示例性的层状结构。封装剂层是约26.0密耳的乙烯乙酸乙烯酯膜，它获得自圣戈班性能塑料公司。该乙烯乙酸乙烯酯层是非磨砂的（non-matte），并且一个表面是经电晕处理的。将电晕处理的乙烯乙酸乙烯酯层表面层压至自圣戈班性能塑料公司获得的乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）的经C-处理的一侧上。几小时之后，这两个层不可分离，即，这两个层之间的键超过了这些层的拉伸强度。
使用一个宽1英寸长6英寸的样品，在英斯特朗公司（Instron）仪器上测量剥离强度。测试速度为300mm/min。在操作1-5中，对乙烯乙酸乙烯酯层表面进行电晕处理，并将其层压至C-处理的乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）上。在对照样品中，不对乙烯乙酸乙烯酯层表面进行电晕处理，并将其层压至C-处理的乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）上。大约24小时之后进行测量。结果可见于表1中。
表1。
明显地，对EVA和ETFE的表面处理增加了这两个层的剥离强度。
进行测试以证实该层状结构随时间增大的粘附性。在根据TLMI标准测试的AR1000粘附力剥离测试仪上，在150英寸/分钟下以200克校准进行测试。对1英寸宽的样品条进行测试。
实例2
将电晕处理的EVA的样品层压至C-处理的ETFE上。3天之后，对该样品进行两个剥离测试，结果是679克/英寸（g/in）（6.66N/in）和607g/in（5.95N/in）。在进行第一次剥离测量八天后，对样品进行两个剥离测量，结果是大于1100g/in（10.8N/in），这高于负荷单元限值。明显地且出乎意料地，该样品的这些层的粘附性随时间增大。
实例3
使用热塑性封装剂膜制造四种示例性层状结构。这些封装剂层包括可从杜邦公司（Dupont）或Jura-plast GMBH获得的一种热塑性离聚物、以及可从Etimex、拜耳公司（Bayer）、史蒂文斯公司（Stevens）或毕玛时公司（Bemis）获得的一种热塑性聚氨酯。将各个封装剂层的表面进行电晕处理并且层压至获得自圣戈班性能塑料公司的乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）的经C-处理的一侧上。几小时之后，这两个层不可分离，即，这两个层之间的键超过了这些层的拉伸强度。使用层压至从圣戈班性能塑料公司获得的乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）的经C-处理的一侧上的一种热塑性离聚物和一种热塑性聚氨酯，针对未电晕处理的对照封装剂层压板收集对比数据。结果可见于表2中。
表2.
明显地，对热塑性离聚物和热塑性聚氨酯的表面处理增加了这些封装剂层的剥离强度。
应注意，不是所有的以上在整个说明或实例中描述的活动都是必需的，特定活动的一部分可以不是必需的，并且除了描述的那些之外还可以进行一种或多种另外的活动。仍进一步地，将这些活动列出所依照的顺序并不必须是进行它们的顺序。
在以上的说明书中，已经关于多个具体的实施例对这些概念进行了说明。然而，本领域的普通技术人员应理解，在不脱离如在以下的权利要求书中所提出的本发明范围的情况下，能够做出不同的修改和变化。因此，应该在一种解说性的而非一种限制性的意义上看待本说明书和附图，并且所有此类修改均旨在包括于本发明的范围之内。
如在此所使用，术语“包括（comprises）”、“包括了（comprising）”、“包含（includes）”、“包含了（including）”、“具有（has）”、“具有了（having）”或其任何其他变形均旨在覆盖一种非排他性的涵盖意义。例如，一种包括一系列特征的过程、方法、物品、或设备并非必定仅限于那些特征而是可以包括其他未明确列出的或这种过程、方法、物品、或设备所固有的特征。另外，除非明确地陈述相反的方面，“或（or）”是指开放性的“或”而不是指封闭性的“或”。例如，条件A或B符合以下任一项：A是真的（或存在的）并且B是假的（或不存在的），A是假的（或不存在的）并且B是真的（或存在的），以及A和B都是真的（或存在的）。
同样，使用“一个”或“一种”（a/an）来描述在此描述的要素和部件。这样做仅是为了方便并且给出本发明范围的一种概括性意义。这种说法应该被解读为包括一个或至少一个，并且单数还包括复数，除非它明显另有所指。
在以上已经相对于具体实施例描述了益处、其他优点、以及问题解决方案。但是，这些益处、优点、问题解决方案、以及可以导致任意益处、优点、或解决方案出现或变得更显著的任意一种或多种特征不应被解释为任何或所有权利要求的关键性的、必需的、或必要的特征。
在阅读本说明书之后，熟练的技术人员将理解的是，为了清楚起见，在此在多个分开的实施例的背景下描述的某些特征也可以组合在一起而提供在一个单一的实施例中。与此相反，为了简洁起见，在一个单一的实施例的背景中描述的多个不同特征还可以分别地或以任何子组合的方式来提供。另外，所提及的以范围来说明的数值包括了在该范围之内的每一个值。
Claims (44)
1.一种层状结构，包括：
具有一个主表面的一个封装剂层，其中该封装剂层的该主表面被处理以增加粘附性；以及
具有大于约165°C的熔点温度或玻璃化转变温度的一个热塑性聚合物层，其中该热塑性层具有一个主表面，该主表面被处理以增加粘附性、并且被置于该封装剂层的经处理的主表面之上。
2.如权利要求1所述的层状结构，其中该热塑性聚合物层是一种氟聚合物。
3.如权利要求2所述的层状结构，其中该氟聚合物包括由一种单体形成的一种均聚物、共聚物、三聚物、或聚合物共混物，该单体是四氟乙烯、六氟丙烯、氯三氟乙烯、三氟乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、全氟丙基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚、或其任意组合。
4.如权利要求2所述的层状结构，其中该氟聚合物是乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）、聚偏二氟乙烯（PVDF）、氟化的乙烯丙烯（FEP）、或其组合。
5.如权利要求1-4中任一项所述的层状结构，其中该热塑性聚合物层包括聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、或其组合。
6.如权利要求1-5中任一项所述的层状结构，其中该热塑性聚合物层具有大于约200°C的熔点温度或玻璃化转变温度。
7.如权利要求1-6中任一项所述的层状结构，其中该封装剂层包括由一种单体形成的均聚物、共聚物、三聚物、离聚物、合金、或其任意组合，该单体是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、甲基戊烯、辛烯、降冰片烯、或其任意组合。
8.如权利要求1-7中任一项所述的层状结构，其中该封装剂层是一种乙烯乙酸乙烯酯。
9.如权利要求1-8中任一项所述的层状结构，其中该封装剂层包括一个官能团以增加该主表面的表面官能度。
10.如权利要求9所述的层状结构，其中该官能团包括过氧化物、硅烷、胺、羧酸、或其组合。
11.如权利要求1-10中任一项所述的层状结构，其中该封装剂层是未大体上固化的。
12.如权利要求1-11中任一项所述的层状结构，其中增加该封装剂层和该氟聚合物层的粘附性的处理包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。
13.如权利要求12所述的层状结构，其中该处理包括电晕处理、电子束处理、火焰处理、磨擦、萘钠表面处理、C-处理、等离子体处理、离子束处理、激光消融处理、或其任意组合。
14.如权利要求13所述的层状结构，其中该处理包括C-处理、电晕处理、等离子体处理、或其任意组合。
15.如权利要求1-14中任一项所述的层状结构，具有约2密耳至约200密耳的厚度。
16.如权利要求1-15中任一项所述的层状结构，具有至少约5.0牛顿每英寸（N/英寸）的剥离力。
17.如权利要求16所述的层状结构，具有至少约20.0牛顿每英寸的剥离力。
18.如权利要求1-17中任一项所述的层状结构，其中该热塑性聚合物层和该封装剂层具有一个随时间增大的粘附性。
19.如权利要求1-18中任一项所述的层状结构，其中该层状结构是用于一种电子装置的保护板或用于一种标志的层压板。
20.如权利要求1-19中任一项所述的层状结构，进一步包括覆盖该封装剂层的一个第二主表面的一个第二热塑性聚合物层。
21.如权利要求1-20中任一项所述的层状结构，进一步包括覆盖该热塑性聚合物层的一个第二主表面的一个第二封装剂层。
22.一种层状结构，包括：
具有一个主表面的一个乙烯乙酸乙烯酯层，其中该乙烯乙酸乙烯酯的该主表面经过电晕处理以增加粘附性；以及
具有一个主表面的一个乙烯和四氟乙烯的共聚物（ETFE）层，其中该氟聚合物层的该主表面经过C-处理以增加粘附性、并且被置于该乙烯乙酸乙烯酯层的经处理的主表面之上。
23.如权利要求22所述的层状结构，其中该乙烯乙酸乙烯酯层包括一个官能团以增加该主表面的表面官能度。
24.如权利要求22-23中任一项所述的层状结构，具有约2密耳至约200密耳的厚度。
25.如权利要求22-24中任一项所述的层状结构，具有至少约5.0牛顿每英寸（N/英寸）的剥离力。
26.如权利要求25所述的层状结构，具有至少约20.0牛顿每英寸的剥离力。
27.一种形成层状结构的方法，所述方法包括：
提供具有大于约165°C的熔点温度或玻璃化转变温度的一个热塑性聚合物层，其中该热塑性聚合物层具有一个主表面；
对该热塑性聚合物层的该主表面进行处理以增加该主表面的粘附性；
提供具有一个主表面的一个封装剂层；
对该封装剂层的该主表面进行处理以增加该主表面的粘附性；以及
将该热塑性聚合物层的经处理的主表面置于该封装剂层的经处理的主表面之上。
28.如权利要求27所述的方法，其中将该热塑性聚合物层的经处理的主表面置于该封装剂层的经处理的主表面之上包括将该热塑性聚合物层层压至该封装剂层上。
29.如权利要求28所述的方法，其中在将该热塑性聚合物层层压至该封装剂层上的过程中，该封装剂层未被大体上固化。
30.如权利要求27-29中任一项所述的方法，其中该热塑性聚合物层是一种氟聚合物。
31.如权利要求30所述的方法，其中该氟聚合物包括由一种单体形成的一种均聚物、共聚物、三聚物、或聚合物共混物，该单体是四氟乙烯、六氟丙烯、氯三氟乙烯、三氟乙烯、偏二氟乙烯、氟乙烯、全氟丙基乙烯基醚、全氟甲基乙烯基醚、或其任意组合。
32.如权利要求27-31中任一项所述的方法，其中该热塑性聚合物层包括聚甲基戊烯、聚酰亚胺、聚酯、聚酰胺、聚碳酸酯、聚乙烯、聚醚酰亚胺、聚对苯二甲酸乙二酯、聚醚醚酮、或其组合。
33.如权利要求27-32中任一项所述的方法，其中处理该热塑性聚合物层的主表面包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。
34.如权利要求33所述的方法，其中该处理包括电晕处理、电子束处理、火焰处理、磨擦、萘钠表面处理、C-处理、等离子体处理、离子束处理、激光消融处理、或其任意组合。
35.如权利要求27-34中任一项所述的方法，其中该热塑性聚合物层具有大于约200°C的熔点温度或玻璃化转变温度。
36.如权利要求27-35中任一项所述的方法，其中该封装剂层包括由一种单体形成的均聚物、共聚物、三聚物、离聚物、合金、或其任意组合，该单体是乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、甲基戊烯、辛烯、降冰片烯、或其任意组合。
37.如权利要求27-36中任一项所述的方法，其中该封装剂层包括一个官能团以增加该主表面的表面官能度。
38.如权利要求37所述的方法，其中该官能团包括过氧化物、硅烷、胺、羧酸、或其组合。
39.如权利要求27-38中任一项所述的方法，其中处理该封装剂层的主表面包括表面处理、化学处理、钠蚀刻、等离子体处理、或其任意组合。
40.如权利要求39所述的方法，其中该处理包括电晕处理、电子束处理、火焰处理、磨擦、萘钠表面处理、C-处理、等离子体处理、离子束处理、激光消融处理、或其任意组合。
41.如权利要求27-40中任一项所述的方法，进一步包括在大于约300°F的温度下高压灭菌该层状结构。
42.如权利要求27-41中任一项所述的方法，进一步包括提供覆盖该封装剂层的一个第二主表面的一个第二热塑性聚合物层。
43.如权利要求27-42中任一项所述的方法，进一步包括提供覆盖该热塑性聚合物层的一个第二主表面的一个第二封装剂层。
44.如权利要求27-43中任一项所述的方法，进一步包括将该层压板放置作为用于一种电子装置的保护板或用于一种标志的层压板。
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