CN116806195A - 具有漫射pvb夹层的灯系统 - Google Patents

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Abstract

公开了一种灯系统，包括：半透明层压漫射器，其被定位为邻近多点LED光源。半透明层压漫射器包括：具备一种或多种漫射剂的聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层，和在聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层的每侧上的硬透明层。半透明层压漫射器展现合适的可见光透射和漫射率。

Description

具有漫射PVB夹层的灯系统
技术领域
本公开涉及具备漫射PVB夹层的灯系统和灯箱显示系统的领域。
背景技术
如在当前广告牌应用中的基于PMMA的漫射板的使用因长期耐久性而受妨碍。取决于使用条件，它们中的一些需要以每2到3年的频度更换。含有光漫射聚乙烯醇缩丁醛(PVB)层的玻璃层压是对该问题的可能解决方案。这样的层压可以预期具有至少10至20年的生命周期。
美国专利No.8,651,692公开了一种基于LED的灯具，其包括：具有开口的外壳，开口包括从灯具发射光所通过的光发射平面；多个LED，其沿着外壳的至少一个壁定位，并且可操作为生成第一波长范围的光，其中各LED被配置为这样的：在操作中，它们的发射轴定向在与光发射平面实质上平行或者被导向为远离光发射平面的平面内；和第一光反射表面，其定位在外壳的基底上，并且被配置为这样的：在操作中，光通过光发射平面反射。光发射标志包括具有覆盖光发射平面的光透射显示表面的本发明的灯具。
美国专利No.8,833,964公开了一种细长发光元件，其具有沿着线部署的多个近似点状的光源，并且具有使由光源发送出的至少一部分光线在期望方向上偏转的光漫射装置。光漫射装置被部署在光源的主发射方向侧面。细长发光元件特别适合安装在灯箱中，以用于广告或演示目的。灯箱具有透明或部分透明的正面和反射的背面。
美国专利No.8,998,435公开了一种光照设备，其包括在光谱上并且在空间上对所出射的光进行准直的多级透镜。照明设备特别良好地适合在显示单元中使用。
PVB片材大多应用为用于层压安全玻璃的夹层。这样的片材的制造处理通常包括含有若干有机化合物的配方的混合和挤出。向配方添加特定成分将影响夹层的视觉方面。通常，完全清澈的结果是合期望的。
汽车风挡中使用的层压安全玻璃和建筑安全玻璃典型地由层压在一起的两个玻璃片材构成，它们之间具有增塑聚合物夹层。聚(乙烯醇缩丁醛)(“PVB”)通常是聚合物夹层中的主要成分。
典型地在熔融挤出为片材之前将聚(乙烯醇缩丁醛)树脂与增塑剂组合。通过聚(乙烯醇)和丁醛的反应获得聚(乙烯醇缩丁醛)。聚(乙烯醇缩丁醛)的性质由其分子结构确定，其分子结构由诸如分子量及其分布、残余羟基含量和残余醋酸盐含量之类的参数表征。
以下提供与这些夹层组合地通常地生产多层玻璃板的方式的简化描述。首先，至少一个聚合物夹层片材(单层或多层)被放置在两个基板之间，并且任何额外夹层被从边缘加以修剪，创建组件。将多个聚合物夹层片材或具有多个层的聚合物夹层片材(或二者的组合)放置在两个基板内创建具有多个聚合物夹层的多层玻璃面板并非不常见。然后，通过本领域技术人员熟知的适用处理或方法从组件移除空气；例如，通过挤压辊、真空袋或另外的除气机构。附加地，通过对于本领域普通技术人员熟知的任何方法将夹层部分地压合到基板。在最后的步骤中，为了形成最终的单体结构，通过高温和高压层压处理或对于本领域普通技术人员熟知的任何其它方法(诸如但不限于高压灭菌)使这种初步接合呈现得更持久。
美国专利No.7,261,943公开了一种半透明夹层或从其获得的层压物，其具有低清澈度、高雾度和至少60％的光透射，其中所蚀刻或喷砂的玻璃的美学品质被实质上重新创建。美国专利No.7,838,102公开了一种装饰性夹层或从其获得的层压物，其中例如，美学品质可以与诸如台面之类的应用中使用的固体表面材料匹配。
美国专利公开No.2017/0043557公开了一种用于层压玻璃的夹层，其包括：含有聚乙烯醇缩醛的夹层膜，具有60至80mol％的缩醛化程度、从0.1到20mol％的乙烯醇缩酯单体单元的含量、和从1400到4000的粘度平均聚合度；以及光漫射精细颗粒，其具有相对于夹层所限定的折射率。
美国专利No.9,840,068公开了一种用于层压玻璃的夹层膜，可以用其制备具有带有受抑制的颜色不规则性的渐变图案的层压玻璃。用于层压玻璃的夹层膜包括：第一树脂层，其含有热塑性树脂和增塑剂；和第二树脂层，其含有热塑性树脂、增塑剂和无机颗粒。
JPWO2015190202A1涉及一种包括光漫射片材的背光设备。在一个方面中，光漫射片材特征在于，总光透射率是45％至88％。
仍然存在针对具有带有高漫射率和合适的光透射的更耐用的光漫射器的灯系统的需要。
发明内容
在一个方面中，本发明涉及包括定位为邻近多点LED光源的半透明层压漫射器的灯系统。根据本发明，半透明层压漫射器典型地包括：包括一种或多种漫射剂的聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层，和在聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层的每侧上的硬透明层。在一个方面中，半透明层压漫射器展现：从大约10％到大约30％的可见光透射值；至少80的如在此限定的漫射率值D。本发明还包括多点LED光源，其朝向半透明层压漫射器出射光。
在此公开并且要求保护本发明的进一步的方面。
附图说明
图1描绘其中可以确定漫射率因子D的方式；
图2描绘当通过各种层压PVB样品时以特定角度(θ)偏转的光的强度；
图3描绘针对光漫射表征的具有变化的TiO2含量的样品(“样品1、2和3”)；
图4描绘针对光漫射TiO2表征的具有TiO2(配方4)或CaCO3(配方5)的样品。
具体实施方式
根据以下进一步的描述可以进一步理解本发明。
在一个方面中，本发明涉及包括定位为邻近多点LED光源的半透明层压漫射器的灯系统。当我们说半透明层压漫射器定位为邻近多点LED光源时，我们并非意指二者必须物理接触，而是反而二者在功能上邻近，以使得来自光源的至少一些光例如通过定位在多点LED光源与半透明层压漫射器之间的可选的半透明层到达半透明层压漫射器。
根据本发明，半透明层压漫射器可以包括：包括一种或多种漫射剂的聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层；和在聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层的每侧上的硬透明层。在各方面中，半透明层压漫射器可以展现：从大约10％到大约30％的可见光透射值；和至少80的漫射率值D。根据本发明有用的多点LED光源朝向半透明层压漫射器出射光。
在一个方面中，本发明的灯系统可以还包括半透明层，其定位在多点LED光源与半透明层压漫射器之间。半透明层进而可以包括图像。
在各个方面中，本发明的硬透明层可以包括玻璃或其它硬材料，并且多点LED光源包括多个发光二极管芯片。
在一个方面中，一种或多种漫射剂包括二氧化钛。在另一方面中，半透明层压漫射器的展现至少95％的雾度值。
在各个方面中，半透明层压漫射器展现从12％到28％、或从大约20％到大约25％或从22％到24％的可见光透射值。
在进一步的方面中，半透明层压漫射器可以展现至少85、或至少90、或至少92或至少95的漫射率值D，如在此进一步描述的那样。
在又一方面中，半透明层压漫射器展现从12％到28％的可见光透射值以及至少85的漫射率值D。在进一步的方面中，半透明层压漫射器展现从20％到25％的可见光透射值以及至少50的漫射率值D。
如在下面进一步描述的那样，半透明层压漫射器的百分比雾度典型地大于95％、或大于96％、或大于97％、或大于98％、或大于99％(如以2度的观察者角度由ASTM D1003-61(再核准1977)-使用发光体C的工序A所测量的那样)。
因此，在进一步的方面中，半透明层压漫射器展现从12％到28％的可见光透射值以及至少85的漫射率值D以及大于96％的雾度值。在进一步的方面中，半透明层压漫射器展现从20％到25％的可见光透射值以及至少50的漫射率值D以及大于98％的雾度值。
除非另有指示，否则表述说明书和权利要求中使用的组分、性质(诸如分子量)、反应条件等的数目的所有数字应理解为在所有情况下由术语“大约”修饰。因此，除非相反地指示，否则以下说明书和所附权利要求中阐述的数值参数是可以取决于由本发明寻求获得的合期望的性质而变化的近似值。至少，每个数值参数至少应当按照所报告的有效数字的数量并且通过应用普通舍入技术加以解释。进一步地，在本公开和权利要求中声明的范围旨在具体包括整个范围而非仅仅(多个)端点。例如，被声明为0到10的范围旨在公开0和10之间的所有整数(诸如例如1、2、3、4等)、0和10之间的所有小数(例如1.5、2.3、4.57、6.1113等)以及端点0和10。
虽然阐述本发明的广义范围的数值范围和参数是近似值，但是在具体示例中阐述的数值旨在鉴于测量的方法而精确地加以报告。然而，任何数值固有地含有必然源自它们的相应测试测量中发现的标准偏差的特定误差。
应理解，提及一个或多个处理步骤并不排除在组合陈述的步骤之前或之后存在附加的处理步骤或在明确标识的这些步骤之间介入处理步骤。此外，除非另有指示，否则在本申请中公开或要求保护的具有字母、数字等的处理步骤、组分或其它方面的信息的命名是用于标识离散活动或组分的便捷手段，并且所陈述的字母标记可以按任何顺序排列。
如在此所使用的那样，单数形式的“一”、“一个”和指代词“该”包括复数指代物，除非上下文另外清楚地规定。例如，对Cn酒精当量的引用旨在包括多种类型的Cn酒精当量。因此，即使在一个地方使用诸如“至少一个”或“至少一些”之类的语言并非旨在暗指“一”、“一个”和“该”的其它用法排除复数指代，除非上下文另外清楚地规定。相似地，在一个地方使用诸如“至少一些”之类的语言并非旨在暗指该语言在其它地方的缺失暗指意图“所有”，除非上下文另外清楚地规定。
如在此所使用的那样，术语“和/或”当用在两个或更多个项目的列表中时意指可以单独采用所列出的项目中的任何一个自身，或者可以采用所列出的项目中的两个或更多个的任何组合。例如，如果组成被描述为含有成分A、B和/或C，则该组成可以单独含有A；单独含有B；单独含有C；组合地含有A和B；组合地含有A和C；组合地含有B和C；或组合地含有A、B和C。
在一个方面中，本发明的灯系统包括光源，其为多点LED光源。根据本发明，多点LED光源可以包括多个发光二极管芯片，其在操作期间生成光。这些发光二极管芯片典型地是多点LED光源的光生成元件。例如，光源可以生成彩色、多色或白色光。根据本发明，光源可以包括相同类型的发光二极管芯片或另外不同的发光二极管芯片，其在操作期间生成不同颜色的光。在一个方面中，这些LED可以配合在一个或多个LED模块(例如，SMD(表面贴装器件)或COB(板上芯片))上。在一个方面中，使用例如RGB模块形式的白色LED和/或染料转换的LED。
本发明的多点LED光源区别于传统荧光光照面板(诸如包括容纳一个或多个荧光管的外壳和前漫射面板的那些)。这样的漫射面板可以由半透明塑料材料或具有表面图案的光透射塑料材料制成，以促进均匀的光发射。
白色光发射LED(“白色LED”)(诸如根据本发明有用的LED)是本领域已知的并且是相对新近的创新。如所公开的那样，例如，在美国专利No.5,998,925中，白色LED可以包括一种或多种磷材料(即，光致发光材料)，其吸收由LED发射的部分辐射并且重新发射不同颜色(波长)的辐射。
典型地，这些LED芯片生成蓝光，并且(多种)磷材料吸收一定比例的蓝光并且重新发射不同颜色的光，典型地，黄光、或绿光和红光、绿光和黄光或黄光和红光的组合。与由磷材料发射的光组合的未被磷材料吸收的由LED生成的蓝光部分提供在颜色方面对于眼睛显现为几乎白色的光。
归因于其长操作寿命和高发光效能，高亮度白色LED日益增加地被用于取代常规荧光、紧凑型荧光和白炽灯泡。如今，多数光照固件设计利用白色LED阵列。此外，归因于其紧凑尺寸，与常规光源相比，白色LED提供用于构造新颖且紧凑光照固件的潜力。
然而，这些多点LED光源不均匀地进行光照，尤其是当光邻近要被光照的表面时，其中光的精确点是清楚地可辨的，因此需要半透明层压漫射器。
在另一方面中，本发明的灯系统包括半透明层，其定位在多点LED光源与半透明层压漫射器之间。半透明层进而可以包括图像。本发明的半透明层根本不受限制，并且可以包括半透明的任何材料的层。
在另一方面中，本发明的灯系统可以因此包括图像。根据本发明，该图像可以例如被印刷到半透明膜上，半透明膜充当本发明的半透明层，图像自身也是半透明的，以使得从多点LED光源投射的至少一部分光可以被看到，并且实际上通过图像自身。相对于该图像，多点LED光源因此包括诸如用在标牌(诸如较小格式广告牌)中的背部光照的光照配置，其中光透射显示表面或图像覆盖灯箱外壳的开口。该显示表面因此是印刷在半透明膜上的图像的形式，其中所印刷的图像充当光透射颜色滤波器。在标志包括符号、字符或简单设备而非复杂图像的情况下，已知使用彩色丙烯酸、聚碳酸酯或其它塑料材料以形成所要求的图像。这些材料典型地并非十分耐用，并且在严苛用途(诸如其中大量细节是合期望的现代图像)的情况下，可能不呈现视觉上令人满意的或独特的图像。根据本发明，提供一种半透明层压漫射器，其显示均匀的漫射率，同时提供增加的耐用性和寿命。
在另一方面中，本发明的灯系统还包括半透明层压漫射器(例如，邻近光源、或在图像与光源之间的漫射PVB层)。根据本发明，提供一种半透明层压漫射器，其漫射来自多点LED光源的光，从而所得视觉性质对于PVB夹层是适当的，以应用于充当背光漫射器板的目的，其到位以均匀地传播光(例如，在具有由LED条进行背部光照的广告牌中)。这些漫射PVB夹层片材包括PVB聚合物、至少一种漫射剂和至少一种增塑剂。
本发明的半透明层压漫射器典型地包括PVB树脂、一种或多种漫射剂和至少一种增塑剂。这些漫射器典型地包括在每侧上的硬透明基板，优选地为玻璃。
根据本发明，在本发明的半透明层压漫射器中要求优异的漫射率，以便在本发明的灯系统中获得图像的清澈度。因此，现在转到图1，对于该工作，根据下式计算漫射因子D作为平均转移到60度和20度的角度的光相对于以10度的角度转移的光的百分比：
漫射因子D
其中I是在给定角度的所测量的光强度。
根据本发明，本发明的半透明层压漫射器的漫射因子D可以是至少大约90、或至少大约88、或至少85、或至少80，或如在此其它地方所描述的那样。
在实施例中，半透明层压漫射器的百分比雾度典型地大于95％、或大于96％、或大于97％、或大于98％、或大于99％(如以2度的观察者角度由ASTM D1003-61(再核准1977)-使用发光体C的工序A所测量的那样)。
以百分比可见透射率(％Tvis)表述的透明度也用以描述在此公开的半透明层压漫射器。也用雾度计(诸如从Hunter Associates(雷斯顿,弗吉尼亚州)可获得的型号D25和发光体D65)以10度的观察者角度测量透明度。利用(从宾夕法尼亚州的Pittsburgh GlassWorks商业上可获得的)均2.3mm厚的一对清澈玻璃片材对聚合物夹层进行层压，并且测量％Tvis。本公开的聚合物夹层具有对于仅含有ACA、UA稳定剂和抗氧化剂的添加剂的夹层而言大于15％、20％、或大于25％、或大于30％的％Tvis、或具有对于含有附加添加剂(诸如上面提到的IR吸收剂或阻断剂)的夹层而言大于15％或大于20％，或大于25％的％Tvis。
本发明的半透明层压漫射器的PVB树脂的玻璃转变温度(Tg)可以由动态机械热分析(DMTA)确定。DMTA测量以帕斯卡为单位的存储(弹性)模量(G')、以帕斯卡为单位的损失(粘性)模量(G”)、试样的正切增量(＝G”/G')作为在给定频率下的温度的函数、以及温度扫略速率。在此使用1Hz的频率和3℃/min的温度扫略速率。Tg于是由正切增量峰值在(以℃为单位的)温标上的位置确定。
PVB树脂可以是由已知的缩醛化处理通过如下生产的：在酸催化剂的存在时使聚乙烯醇(“PVOH”)与丁醛反应，分离，稳定并且干燥树脂。这样的缩醛化处理公开于例如美国专利No.2,282,057和2,282,026和B.E.Wade(2003)的Encyclopedia of Polymer Science&Technology，第3版，第8卷，第381-399页中的Vinyl Acetal Polymers中，其完整公开被通过引用合并于此。树脂是以各种形式(例如，来自伊士曼化学公司(Eastman ChemicalCompany)的全资子公司Solutia Inc.的 Resin)在商业上可获得的。
如在此所使用的那样，(按重量计算为％乙烯醇或％PVOH的)PVB中的残余羟基含量指代在处理完成之后聚合物链上剩余的羟基基团的量。例如，可以通过将聚(醋酸乙烯酯)水解为聚(乙烯醇(PVOH))并且然后使PVOH与丁醛反应来制造PVB。在水解聚(醋酸乙烯酯)的处理中，典型地并非所有醋酸侧基团转化为羟基基团。进一步地，与丁醛的反应典型地将不造成所有羟基基团转化为缩醛基团。因此，在任何成品PVB树脂中，典型地将存在残余醋酸基团(作为醋酸乙烯酯基团)和残余羟基基团(作为乙烯醇缩羟基基团)作为聚合物链上的侧基团。如在此所使用的那样，根据ASTM D1396以重量百分比(wt.％)为基础测量残余羟基含量和残余醋酸盐含量。
本公开的PVB树脂典型地具有大于50，000道尔顿、或小于500，000道尔顿、或大约50，000至大约500，000道尔顿、或大约70，000至大约500，000道尔顿、或大约100，000至大约425，000道尔顿的分子量，如使用低角度激光散射由体积排阻色谱法所测量的那样。如在此所使用的那样，术语“分子量”意指重量平均分子量。
各种粘合控制剂(“ACA”)可以被使用在本公开的夹层中，以控制夹层片材对玻璃的粘合。在本公开的夹层的各种实施例中，夹层可以包括每100份树脂大约0.003至大约0.15份ACA；每100份树脂大约0.01至大约0.10份ACA；以及每100份树脂大约0.01至大约0.04份ACA。这样的ACA包括但不限于美国专利No.5,728,472中公开的ACA(其完整公开被通过引用合并于此)、残余醋酸钠、醋酸钾、双(2-丁酸乙酯)镁和/或双(2-己酸乙酯)镁。
其它添加剂可以合并到夹层中，以增强其在最终产品中的性能并且赋予夹层特定的附加性质。这样的添加剂除了对于本领域技术人员而言熟知的其它添加剂之外还包括但不限于对于本领域普通技术人员熟知的染料、颜料、稳定剂(例如，紫外线稳定剂)、抗氧化剂、抗粘连剂、阻燃剂、IR吸收剂或阻断剂(例如，氧化铟锡、氧化锑锡、六硼化镧(LaB6)和氧化铯钨)、处理助剂、流动增强添加剂、润滑剂、冲击改性剂、成核剂、热稳定剂、UV吸收剂、分散剂、表面活性剂、螯合剂、偶联剂、粘合剂、底物、增强添加剂和填料等。
虽然以下描述的实施例将聚合物树脂称为PVB，但是本领域普通技术人员应理解，聚合物可以是适合于在多层面板中使用的任何聚合物。典型聚合物包括但不限于聚乙烯醇缩醛(PVA)(诸如聚(乙烯醇缩丁醛)(PVB)或异构聚(乙烯醇缩异丁醛)(PVisoB)、聚氨酯(PU)、聚(乙烯-共-醋酸乙烯酯)(EVA)、聚氯乙烯(PVC)、聚(氯乙烯-甲基丙烯酸共酯)、聚乙烯、聚烯烃、丙烯酸乙烯酯共聚物、聚(乙烯-丙烯酸共丁酯)、有机硅弹性体、环氧树脂和衍生自任何前述可能的热塑性树脂、前述项的组合等的酸共聚物(诸如乙烯/羧酸共聚物及其离聚物)。PVB及其异构聚合物PVisoB、聚氯乙烯和聚氨酯是通常对于夹层而言特别有用的聚合物；PVB(及其异构聚合物)是特别优选的。
在进一步的方面中，漫射夹层可以是多层化夹层。例如，多层化夹层可以由PVB//PVisoB//PVB构成。其它示例包括PVB//PVC//PVB或PVB//PU//PVB。进一步的示例包括PVC//PVB//PVC或PU//PVB//PU。替代地，表皮和核心层可以全部是使用相同或不同起始PVB树脂的PVB。
漫射PVB层还包括至少一种漫射剂，优选地白色漫射剂(例如，硫酸钡、硫酸镁、氧化镁、硅酸镁、二氧化钛、氧化锌、硫酸锌、氧化锑、磷酸钙、硫酸钙、碳酸钙及其混合物中的一种或多种以及它们的化学计量变型)。
根据本发明，漫射剂浓度可以是合期望的％VLT的函数。例如，浓度可以是这样的：提供不大于10、或不大于15、或不大于20、或不大于30％、或从20到23或从23到26的％VLT。
在另一方面中，漫射剂浓度可以被描述为wt％，例如从大约1至大约10wt％、或者从2至5wt％、或者从3至8wt％)。当漫射剂包括二氧化钛时，量可以从大约1％到大约2％变化。在其它方面中，夹层可以包括漫射剂(诸如二氧化钛)的从大约0.05到2.5百分量的树脂、或从大约0.5到2.5phr、或0.01phr或更高、或0.02phr、或0.03phr或更高、或0.04phr树脂或更高、或0.05phr或更高、或0.06phr或更高、或0.07phr或更高、或0.08phr或更高、或0.09phr或更高、或0.1phr或更高、或5.0phr或更低、或4.9phr或更低、或4.8phr或更低、或4.7phr或更低、或4.6phr或更低、或4.5phr或更低、或4.4phr或更低、或4.3phr或更低、或4.2phr或更低、或4.1phr或更低、或4.0phr或更低、或3.9phr或更低、或3.8phr或更低、或3.7phr或更低、或3.6phr或更低、或3.5phr或更低、或3.4phr或更低、或3.3phr或更低、或3.2phr或更低、或3.1phr或更低、或3.0phr或更低、或2.9phr或更低、或2.8phr或更低、或2.7phr或更低、或2.6phr或更低、或2.5phr或更低、或2.4phr或更低、或2.3phr或更低、或2.2phr或更低、或2.1phr或更低、或2.0phr或更低。
在(诸如在示例中)氧化钛被用作为漫射剂的情况下，平均颗粒尺寸可以是例如从大约100到500nm、或从150到450nm、或从200nm到300nm。
如在此所使用的术语“增塑剂”通常指代对聚合物、特别是聚(乙烯醇缩丁醛)增塑由此使其软化的如在此进一步描述的分子或分子的共混物。
增塑剂通过如下而工作：将自身嵌入在聚合物的链之间，将它们间隔开(增加“自由体积”)，并且因此显著降低聚合物树脂的玻璃转变温度(Tg)(典型地达0.5-4.度C./phr)，使材料更软。在这方面，可以调整夹层中的增塑剂的量以影响玻璃转变温度(Tg)。Tg是标志着从夹层的玻璃态转变到橡胶态的温度。通常，较高的增塑剂负载的量将造成较低的Tg。常规夹层通常已经具有在用于声学(降噪)夹层的大约0℃至用于飓风和飞机夹层应用的大约45℃的范围内的Tg。
在一些实施例中，增塑剂具有小于20个、小于15个、小于12个或小于10个碳原子的烃段。除了其它方面之外，用于根据本发明使用的合适的增塑剂包括多元酸或多元醇的酯等。合适的增塑剂包括例如三甘醇双(2-乙基己酸酯)(“3-GEH”)、四甘醇双(2-乙基己酸酯)、三甘醇双(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、癸二酸二正己酯、己二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸双(2-乙氧基乙基)酯、己二酸双(2-乙基己基)酯、己二酸二辛酯、己二酸环己酯、己二酸二异壬酯、己二酸庚壬酯、癸二酸二丁酯、聚合己二酸酯、大豆油和环氧化大豆油及其混合物。更优选的增塑剂是3-GEH。附加地，在高温下相容的增塑剂可以是优选的，以进一步增加夹层的流动。
在实施例中，在此所使用的增塑剂可以是从如下中选择的：二丙二醇二苯甲酸酯、三丙二醇二苯甲酸酯、聚丙二醇二苯甲酸酯、苯甲酸异癸酯、2-乙基己基苯甲酸酯、苯甲酸二甘醇酯、苯甲酸丁氧基乙酯、苯甲酸丁氧基乙氧基乙酯、丁氧乙氧基乙氧基苯甲酸乙酯、丙二醇二苯甲酸酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇苯甲酸酯、2，2，4-三甲基-1，3-戊二醇苯甲酸异丁酸酯、1，3-丁二醇二苯甲酸酯、二甘醇二邻甲苯甲酸酯、三甘醇二邻甲苯甲酸酯、二丙二醇二邻甲苯甲酸酯、1，2-辛基二苯甲酸酯、偏苯三酸三-2-乙基己酯、对苯二甲酸-2-乙基乙酯、双酚A双(2-乙基己酸酯)、对苯二甲酸二(丁氧基乙基)酯、对苯二甲酸二(丁氧基乙基)酯及其混合物。在实施例中，增塑剂可以是两种或更多种增塑剂的混合物。
在本公开的夹层的各种实施例中，夹层可以包括大约20至大约60phr(按百分量树脂的量)的总增塑剂。
在本公开的夹层的各种实施例中，夹层包括大于5phr、大约5至大约120phr、大约10至大约90phr、大约20至大约70phr、大约30至大约60phr、或小于120phr、或小于90phr、或小于60phr、或小于40phr、或小于30phr的总增塑剂。
夹层可以是单片夹层或多层夹层。
虽然以上指示总增塑剂含量，但是(多个)表皮层或(多个)核心层中的增塑剂含量可以不同于总增塑剂含量。此外，在先前讨论的范围内，(多个)表皮层和(多个)核心层可以具有不同的增塑剂类型和增塑剂含量，因为在平衡状态的每个相应的层的增塑剂含量由层的相应的残余羟基含量确定，如在美国专利No.7,510,771中所公开的(其完整公开被通过引用合并于此)。例如，在平衡时，夹层可以包括：两个表皮层，其均具有30phr的增塑剂；和核心层，其具有65phr的增塑剂，以用于当所组合的表皮层厚度等于核心层的厚度时大约45.4phr的用于夹层的总增塑剂量。对于较厚或较薄的表皮层而言，用于夹层的总增塑剂量将相应地改变。在本发明的各种实施例中，核心层和表皮层的增塑剂含量相差达至少8phr、或至少9phr、或至少10phr、或至少12phr、或至少13phr、或至少14phr、或至少15phr、或至少16phr，或至少17phr，或至少18phr、或至少19phr、或至少20phr、或至少25phr或更高。如在此所使用的那样，增塑剂或夹层中的任何其它成分的量可以在重量比重量(weight perweight)的基础上测量为按百分量树脂的量(phr)。例如，如果30克的增塑剂被添加到100克的聚合物树脂中，则那么所得到的经增塑的聚合物的增塑剂含量将是30phr。如在此所使用的那样，当给出夹层的增塑剂含量时，增塑剂含量被参照用以生产夹层的混合物或熔体中的增塑剂的phr而确定。
在此所使用的术语“聚合物夹层片材”、“夹层”和“聚合物熔体片材”通常可以指定单层片材或多层化夹层。顾名思义，“单层片材”是挤出为一个层的单个聚合物层。另一方面，多层化夹层片材可以包括多个层，包括分离地挤出的层、共挤出的层或分离地挤出的层和共挤出的层的任何组合。因此，多层化夹层片材可以包括例如：组合在一起的两个或更多个单层片材(“复层片材”)；共挤出在一起的两个或更多个层(“共挤出片材”)；组合在一起的两个或更多个共挤出片材；至少一个单层片材和至少一个共挤出片材的组合；单层片材和复层片材的组合；以及至少一个复层片材和至少一个共挤出片材的组合。在本公开的各种实施例中，多层化夹层片材包括与彼此直接接触地部署的至少两个聚合物层(例如，共挤出和/或层压在一起的单个层或多个层)，其中每个层包括聚合物树脂，如在下面更全面地详述的那样。如在此对于具有至少三个层的多层夹层所使用的那样，“表皮层”通常指代夹层的外层，并且“核心层”通常指代(多个)内层。因此，一个示例性实施例将是：表皮层//核心层//表皮层。
设想可以通过生产能够使用在多层面板(诸如玻璃层压物或玻璃面板)中的聚合物夹层片材的对于本领域普通技术人员熟知的任何合适的处理来生产在此所描述的聚合物夹层片材。例如，设想可以通过溶液流延、压缩模制、注入模制、熔融挤出、熔喷或对于本领域普通技术人员熟知的用于生产和制造聚合物夹层片材的任何其它过程来形成聚合物夹层片材。进一步地，在其中利用多个聚合物夹层的实施例中，设想可以通过共挤出、吹膜、浸涂、溶液涂敷、刀片、桨叶、气刀、印刷、粉末涂敷、喷涂或对于本领域普通技术人员熟知的其它处理来形成这些多个聚合物夹层。虽然对于本领域普通技术人员熟知的用于生产聚合物夹层片材的所有方法被设想为用于生产在此描述的聚合物夹层片材的可能方法，但是本申请将侧重于通过挤出和共挤出处理生产的聚合物夹层片材。本发明的最终的多层玻璃面板层压物是使用本领域熟知的处理形成的。
通常，在其最基本的意义上，挤出是用以创建固定横截面轮廓的物体的处理。这是通过将材料推送或拉拔通过用于末端产品的合期望的横截面的模具实现的。通常，在挤出处理中，热塑性树脂和增塑剂(包括以上描述的任何那些树脂、增塑剂和其它添加剂(诸如漫射剂))被预混合并且馈送到挤出机设备中。任何添加剂(诸如(液体，粉末或小颗粒形式的)UV抑制剂)一般得以使用，并且可以在到达挤出机设备之前混合到热塑性树脂或增塑剂中。这些添加剂被合并到热塑性聚合物树脂中，并且通过延伸所得到的聚合物夹层片材来增强聚合物夹层片材的特定性质及其在最终的多层玻璃面板产品中的性能。
在挤出机设备中，热塑性原材料、增塑剂、漫射剂和上面描述的任何其它添加剂的颗粒进一步混合并且熔融，造成在温度和组成方面通常均匀的熔体。一旦熔体到达挤出机设备的末端，熔体就被推进到挤出机模具中。挤出机模具是热塑性挤出处理的组件，其对最终聚合物夹层片材产品给出其轮廓。通常，模具被设计这样的：熔体从圆柱轮廓均匀地流动，从模具出来并且进入到产品的终末轮廓形状。只要存在连续轮廓，模具就可以对终末聚合物夹层片材赋予多种形状。
在挤出模具将熔体形成为连续轮廓之后的状态的聚合物夹层将被称为“聚合物熔体片材”。在处理中的该阶段，挤出模具已经对热塑性树脂赋予特定轮廓形状，因此创建聚合物熔体片材。聚合物熔体片材始终是高粘性的，并且通常处于熔融状态下。在聚合物熔体片材中，熔体尚未被冷却到在其处片材通常完全“定型”的温度。因此，在聚合物熔体片材离开挤出模具之后，通常目前采用的热塑性挤出处理中的下一步骤是用冷却设备冷却聚合物熔体片材。先前采用的处理中利用的冷却设备包括但不限于喷头、风扇、冷却浴和冷却辊。冷却步骤起作用以将聚合物熔体片材定型为通常均匀的非熔融冷却温度的聚合物夹层片材。在一些实施例中，如前面讨论的那样，聚合物熔体片材可以在离开模具之后并且在冷却步骤之前被压印。与聚合物熔体片材对比，该聚合物夹层片材并不处于熔融状态并且不是高粘性的。相反，它是所定型的最终形式的冷却的聚合物夹层片材产品。出于本申请的目的，该所定型和冷却的聚合物夹层将被称为“聚合物夹层片材”。
在挤出处理的一些实施例中，可以利用共挤出处理。共挤出是如下的处理：通过该处理来同时挤出多个层的聚合物材料。通常，该类型的挤出利用两个或更多个挤出机，以通过共挤出模具将不同粘度或其它性质的不同热塑性熔体的稳定体积吞吐量熔融并且转化为合期望的最终形式。通常可以通过调整熔体通过挤出模具的相对速度并且通过处理每个熔融热塑性树脂材料的单独挤出机的尺寸来控制在共挤出处理中离开挤出模具的多个聚合物层的厚度。
如在此所使用的那样，多层面板可以包括单个基板(诸如玻璃、丙烯酸或聚碳酸酯)，其上部署有聚合物夹层片材，并且最普遍的是，在聚合物夹层上进一步部署有聚合物膜。聚合物夹层片材和聚合物膜的组合在本领域普遍被称为双层。具有双层构造的典型多层面板是：(玻璃)//(聚合物夹层片材)//(聚合物膜)，其中聚合物夹层片材可以包括多个夹层，如上面注明那样。聚合物膜供给光滑的、薄的、刚性的基板，其给予比通常单独用聚合物夹层片材获得的基板更好的光学特性，并且作为性能增强层起作用。聚合物膜与在此所使用的聚合物夹层片材不同在于：聚合物膜自身并不提供必要的穿透抗性和玻璃保持性质，而是反而提供性能改进(诸如红外吸收特性)。聚(对苯二甲酸乙二酯)(“PET”)是最普遍使用的聚合物膜。通常，如在此所使用的那样，聚合物膜比聚合物片材更薄，诸如从大约0.001到0.2mm厚。
本公开的夹层将最普遍地利用于包括两个基板——诸如一对玻璃片材(或本领域熟知的其它刚硬材料(诸如聚碳酸酯或丙烯酸))——的多层面板中，其中夹层被部署在两个基板之间。这样的构造的示例可以是：(玻璃)//(聚合物夹层片材)//(玻璃)，其中聚合物夹层片材可以包括多层化夹层，如上面注明那样。多层面板的这些示例绝不意味着限制，因为本领域的普通技术人员将容易地认识到，可以用本公开的夹层制造除了上面描述的那些之外的大量构造。
典型的玻璃层压处理包括以下步骤：(1)组装两个基板(例如，玻璃)和夹层；(2)经由IR辐射或对流手段在短时段内加热组件；(3)将组件传递到压力挤压辊中以用于第一次除气；(4)将组件加热第二时间加热到大约60℃至大约120℃，以对组件给予足够的临时粘合，以密封夹层的边缘；(5)将组件传递到第二压力挤压辊中，以进一步密封夹层的边缘并且允许进一步处置；以及(6)在大约30至90分钟内在135℃和150℃之间的温度和180psig和200psig之间的压力下对组件进行高压灭菌。实际步骤以及时间和温度可以根据需要而变化，如本领域技术人员所熟知的。
本领域熟知的且商业化实践的用于在夹层玻璃界面的脱气(步骤2-5)中使用的其它手段包括真空袋和真空环处理，其中利用真空以移除空气。
所得到的片材因此可以是单层或可以是多层片材。最终夹层——无论是由挤出还是共挤出形成的——通常具有随机的粗糙表面构形，因为其是随着聚合物熔体退出挤出模具而通过聚合物熔体的熔体断裂形成的，并且可以附加地通过对于本领域普通技术人员熟知的任何压印方法在一侧或两侧(例如，表皮层)上的随机粗糙表面上被压印。
通常，聚合物夹层片材的厚度或规格将处于从大约15mil到100mil(大约0.38mm至大约2.54mm)、大约15mil至60mil(大约0.38mm至大约1.52mm)、大约20mil至大约50mil(大约0.51至1.27mm)和大约15mil至大约35mil(大约0.38至大约0.89mm)的范围内。在各种实施例中，多层夹层的各层(诸如表皮层和核心层)中的每一层可以具有大约1mil至99mil(大约0.025至2.51mm)、大约1mil至59mil(大约0.025至1.50mm)、1mil至大约29mil(大约0.025至0.74mm)或大约2mil至大约28mil(大约0.05至0.71mm)的厚度。
在此所使用的术语“聚(乙烯醇缩丁醛)多层片材”指代由在核心层的每一侧上具有硬的或表皮的层的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂的不同层(典型地，软层或核心层)构成的片材。本发明的聚(乙烯醇缩丁醛)多层片材因此包括至少一种软聚(乙烯醇缩丁醛)和至少一种硬聚(乙烯醇缩丁醛)。
在实施例中，多层化夹层可以包括：第一表皮聚合物层，其包括具有小于大约140，000道尔顿的分子量的所增塑的聚(乙烯醇缩丁醛)；第二核心聚合物层，其包括具有大于大约140，000道尔顿的分子量的所增塑的聚(乙烯醇缩丁醛)；和第三表皮聚合物层，其包括具有小于大约140，000道尔顿的分子量的所增塑的聚(乙烯醇缩丁醛)。第二聚合物层被部署在第一聚合物层与第三聚合物层之间，造成两个表皮层和中心核心层。
因此，在一个方面中，本发明的多层化聚(乙烯醇缩丁醛)片材可以包括夹层，夹层包括一个或多个表皮层和(多个)核心层。在实施例中，这些多层化夹层片材可以包括：第一聚合物层(表皮层)，其包括所增塑的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂；第二聚合物层(核心层)，其包括所增塑的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂、或具有相同或不同残余羟基含量的其共混物；和第三聚合物层(表皮层)，其包括所增塑的聚(乙烯醇缩丁醛)树脂。第二或核心聚合物层被部署为邻近第一聚合物层。如果存在三个或更多个层，则第二聚合物层可以被部署在第一聚合物层与第三聚合物层之间，造成两个表皮层和中心核心层。
导致用于作为漫射层压物的应用的合期望的/目标的漫射性质的漫射剂/漫射性剂应可以被添加到多层片材中的一个或多个层。
夹层的玻璃转变温度也与夹层的硬度相关——玻璃转变温度越高，夹层就越硬。通常，具有30℃或更高的玻璃转变温度的夹层增加风挡强度和扭转刚度。另一方面，软夹层(通常由具有低于30℃的玻璃转变温度的夹层表征)贡献于声音阻尼效应(即，声学特性)。本公开的多层化夹层通过利用与较软核心层层压的较坚硬或较硬的表皮层(例如，硬//软//硬)来组合这两种有利性质(即，强度和声学)，其中表皮层在高压灭菌温度具有增加的流动。在各种实施例中，多层化夹层通常包括具有大约30℃至大约55℃的玻璃转变温度的表皮层和具有大约0℃至大约10℃的玻璃转变温度的(多个)核心层。
漫射层压物可以与LED灯条组合应用于其它构造中作为用于广告牌的灯箱，例如，作为建筑物墙壁或天花板中的(部分)隔断、或作为墙壁或天花板中的照明元件的部分，或者甚至户外使用。
本发明可以通过其实施例的以下示例进一步加以说明，但是将理解，包括这些示例仅用于说明的目的而非旨在限制本发明的范围，除非另外特别指示。
示例
具有特定光漫射性质的PVB夹层当前在市场上可得。通过测量当通过层压的PVB样品时以特定角度(θ)偏转的光的强度来表征全部可获得自伊士曼化学公司(EastmanChemical Company)的若干现有产品(诸如Vanceva cool white(2180)、arctic snow(2165)和polar white(2207))。商业上可获得的光漫射PMMA样品是从市场获得的，并且被以相似方式表征。结果显示在图2和以下的表1中。在用于PVB夹层的当前技术状态的情况下，要么漫射因子D不接近用于商业PMMA样品的漫射因子的范围，要么如果漫射因子D具有相当的量值，则光透射(“Y”)显著更低。
用添加TiO2或CaCO3作为添加剂制造Vanceva whites产品，以产生合期望的视觉方面。参见图2，其描绘商业上可获得的PVB产品的漫射特性。您将注意到，这些示例的光透射相对低，或者另外漫射率是有缺陷的。根据本发明，我们提供具有合适光透射的高漫射率。
表1
示例1
制备具有变化含量的TiO2的样品(“样品1、2和3”)。样品被利用2mm标准浮法玻璃层压并且被针对光漫射表征，结果示出于图3中。光漫射因子D被计算，并且在以下表2中随光透射数据显示。如在图3和下表2中看到那样，具有实验配方的样品指示，相对于商业PMMA样品，在具有相当光透射的情况下可以获得较高或相当的漫射因子。
另外，与具有LED背部光照的PMMA样品相比，所层压的样品1和2的视觉评估示出相似性能。这些数据和观察进一步指示，已经标识新颖配方以允许生产具有适当光透射和漫射因子的PVB板，以在用于具有LED灯条作为光源的广告牌中的背光漫射器板的应用中充当半透明层压漫射器夹层。来自这些配方的PVB片材也可以在具有背部光照和/或其它配置的其它应用中充当用于所层压的玻璃漫射器板的夹层。
表2
配方/样品# PVB厚度(mm) ％VLT(Y) DF
1 0.38 21.3 91.1
2 0.38 25.7 88.4
3 0.38 30.6 78.0
4 0.39 25.2 92.8
5 0.38 72.6 23.9
通过将TiO2(配方4)或CaCO3(配方5)添加到PVB配方来制备表3中的样品。光漫射的表征显示于图4中。因为在该厚度下要求非常高的CaCO3含量以得到合期望的透射和漫射性质，所以决定关注于TiO2作为添加剂以用于广告牌中的目标应用。
通过以特定比例制备PVB、增塑剂和TiO2或CaCO3的混合物来生产实验室样品。
新鲜PVB树脂、S-2075和TiO2或CaCO3的量适配于得到如下面的表3中显示的总组成。每种组成被通过实验室挤出机并且转化为PVB膜。PVB样品被利用2mm标准浮法玻璃层压并且被针对光透射、颜色、％雾度和光漫射进行表征。
表3
制备样品，典型地与38份增塑剂混合的100份PVB树脂。2.8phr的TiO2被添加到配方。在冲洗期间收集的样品将具有带有0和2.8phr之间的TiO2含量的配方，基于结果，配方1、2、3预期具有大约2％或1.4phr的TiO2含量。

Claims (14)

1.一种灯系统，包括：
a)半透明层压漫射器，其被定位为邻近多点LED光源，半透明层压漫射器包括：
i)包括一种或多种漫射剂的聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层，和
ii)在聚(乙烯醇缩丁醛)聚合物层的每侧上的硬透明层，
其中半透明层压漫射器展现：
(1)从大约10％到大约30％的可见光透射值；
(2)至少80的漫射率值D；和
b)多点LED光源，其朝向半透明层压漫射器出射光。
2.如权利要求1所述的灯系统，还包括半透明层，其定位在多点LED光源与半透明层压漫射器之间。
3.如权利要求2所述的灯系统，其中半透明层包括图像。
4.如权利要求1所述的灯系统，其中硬透明层包括玻璃。
5.如权利要求2所述的灯系统，其中多点LED光源包括多个发光二极管芯片。
6.如权利要求1所述的灯系统，其中所述一种或多种漫射剂包括以下中的一种或多种：硫酸钡、硫酸镁、氧化镁、硅酸镁、二氧化钛、氧化锌、硫酸锌、氧化锑、磷酸钙、硫酸钙或碳酸钙。
7.如权利要求1所述的灯系统，其中所述一种或多种漫射剂包括二氧化钛。
8.如权利要求1所述的灯系统，其中半透明层压漫射器展现至少98％的雾度值。
9.如权利要求1所述的灯系统，其中半透明层压漫射器展现从12％到28％的可见光透射值。
10.如权利要求1所述的灯系统，其中半透明层压漫射器展现从大约20％到大约25％的可见光透射值。
11.如权利要求1所述的灯系统，其中半透明层压漫射器展现至少85的漫射率值D。
12.如权利要求1所述的灯系统，其中半透明层压漫射器展现至少90的漫射率值D。
13.如权利要求1所述的灯系统，其中半透明层压漫射器展现至少92的漫射率值D。
14.如权利要求1所述的灯系统，其中漫射率值D被根据下式计算为平均转移到60度和20度的角度的光相对于以10度的角度转移的光的百分比：
漫射因子D
其中I是在给定角度的所测量的光强度。
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