CN1836177A - 层压件及制造层压件的方法 - Google Patents

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Abstract

一种适于在包括至少一个玻璃部件的层压件中使用的光学片。该光学片包括非金属多层光学膜，该非金属多层光学膜具有多个光学层，而且可以是例如太阳能反射膜(如红外辐射反射膜)。所述多层沿至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分热熔合和/或以其它方式熔合在一起，从而防止或至少大致减轻所述多层沿光学膜的外围边沿的全部、大致全部或所述相当一部分的分层的发生或程度。可以对至少光学膜进行尺寸加工，使得在光学膜结合到玻璃部件上时，至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少所述相当一部分可设置成与光学片将要结合的玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延。

Description

层压件及制造层压件的方法
发明领域
本发明涉及非金属多层光学膜、包括这些光学膜的层压件、以及制造这些层压件的方法。
背景技术
传统汽车或建筑玻璃件或窗结构经常包括通常由两个刚性玻璃或塑料片以及增塑聚乙烯醇缩丁醛(PVB)的中间层制成的层压件。通过首先将PVB层放置在这两个刚性片之间而制备玻璃件。通常将PVB层的尺寸和位置形成为使之延伸到这两个刚性片的外围之外或与该外围齐平。然后从接合表面排除空气，接着组件经受升高的温度和压力(如在压热器中)，从而将PVB和刚性片熔合结合成适于在窗结构中使用的层压件。刚性片结合在一起之后，通常将延伸到刚性片的外围之外的多余PVB修剪掉。这些层压件已经用于汽车和建筑玻璃件应用中。
这些层压件还包括制造成对所获得的玻璃件的性能进行加强的功能片。一种这样的功能片设计成将红外辐射(IR)反射出建筑物或交通工具舱室的内部。在美国专利5,882,774、6,049,419、5,103,557、5,223,465、5,360,659和4,799,745中能找到这一IR反射片的实例。在形成适于玻璃件或窗结构的层压件中，这一功能片通常结合在采用两片PVB的两片玻璃之间，其中一片PVB用于将这些玻璃片中的一片结合到功能片的每一侧上。
发明内容
申请人在采用包括非金属多层光学膜(如红外辐射反射膜)的光学片制造适于窗结构的玻璃层压件中遇到了大量挑战。有用的多层光学膜能包括一叠100或更多的光学层。通过经验研究，已经发现这些光学膜会呈现层间分层(即，在光学膜的多个光学层和/或其它层之间的分层)，其程度大到对膜的光学性能产生不利影响，而且也是美学上的缺陷。这一分层最初发生在光学膜的外围边沿处，并向膜的中心传播。不意图受任何理论的约束，认为该分层至少部分地由在玻璃件层压处理期间或作为其结果、而且特别是在玻璃件层压结合过程(如在压热或其它结合操作)期间或作为其结果而可能置于光学膜上的应力引起。这些应力可例如由以下的一个或多个引起：光学膜的收缩、结合片的收缩、对光学膜的不精确切割以及所采用的玻璃部件的相当大的曲率。例如，平的玻璃部件片的层压通常产生比复合弯曲玻璃部件片的层压低的应力。
本发明提供一种用于防止或至少大致减轻这些光学膜的边沿分层的问题的解决方案。已经发现这种边沿分层对光学膜的与光学片将要粘附的玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延的那些外围边沿部分是特别成问题的。已经发现这种边沿分层对光学膜的被暴露或至少没有被封装在结合片材料内或任何其它用来封装至少光学膜的外围边沿的结合材料内的那些外围边沿部分更是特别成问题的。通过本发明，即使在非金属多层光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分与这些玻璃部件中的每个玻璃部件或至少光学片将要粘附的玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延的层压件(如玻璃层压件)中，也能防止或至少大致减轻光学膜的这种边沿分层。
在本发明的一个方面中，提供一种光学片，该光学片适于在包括至少一个玻璃部件的层压件中使用。该光学片包括非金属多层光学膜，该非金属多层光学膜是透明的或至少半透明的，并具有外围边沿。该光学膜具有多个光学层，并能具有其它层。该光学膜能例如是太阳能反射膜(如红外辐射反射膜)。对光学片或至少光学膜进行尺寸加工，使得在结合到玻璃部件上时，光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分可设置成与光学片将要结合的玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延。所述多层沿光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少所述相当一部分热熔合和/或以其它方式熔合在一起(例如通过施加热、辐射和/或通过引起层之间的化学反应)，从而防止或至少大致减轻所述多层沿光学膜的外围边沿的全部、大致全部或所述相当一部分的分层的发生或程度。
通过用如加热的刀片或聚焦激光或散焦激光等的工具例如对光学片或至少光学膜进行切割，能使光学膜外围边沿的可应用部分熔合。还可以通过对先前例如通过热气喷枪、火焰等切割(例如，通过如刀片的机械切割工具，或通过如加热的刀片或激光的工具)的光学片或至少光学膜的外围边沿充分加热而实现所述多层的熔合。
在一个实施例中，对光学片或至少光学膜进行尺寸加工，使得光学片或至少光学膜的外围边沿的大致全部可设置成与玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延，而且所述多层沿光学片或至少光学膜的外围边沿的大致全部熔合在一起，从而至少大致减轻所述多层沿光学膜的外围边沿的大致全部的分层。
在本发明的另一方面中，提供包括上述光学片和第一结合片的层压件。该层压件可以是透明的或至少半透明的，而且光学片可以是透明的或至少半透明的。第一结合片适于结合到玻璃部件(如适于用作为窗的一片透明或半透明的塑料或玻璃)并结合到光学片上。光学片的主表面以及第一结合片的主表面设置在一起。对光学片或至少光学膜进行尺寸加工，使得光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分可设置成与光学片将要结合的玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延。在层压的初始阶段期间，光学片的主表面和第一结合片的主表面可仅是部分结合在一起的；最终它们将完全结合在一起。
在根据本发明的层压件的一个实施例中，对光学片或至少光学膜进行尺寸加工，使得光学片或至少光学膜的外围边沿的大致全部或全部可设置成与光学片将要结合的玻璃部件的外围边沿同延或大致同延，而且所述多层沿光学片或至少光学膜的外围边沿的大致全部或全部热熔合和/或以其它方式熔合在一起，从而防止或至少大致减轻所述多层沿光学膜的外围边沿的分层。
在本发明的另一方面中，层压件还能包括第二结合片，该第二结合片具有主表面，相对于光学片的另一主表面设置该主表面，从而将光学片设置在第一结合片和第二结合片之间，其中第二结合片还适于结合到另一玻璃部件的主表面上。在这一层压的初始阶段期间，光学片的相对的主表面以及第一和第二结合片的对应主表面可仅是部分结合在一起的；最终它们完全结合在一起。
在本发明的又一方面中，层压件可以是还包括两个透明或至少半透明玻璃部件的玻璃层压件。第一结合片和第二结合片中的每个结合片具有另一个主表面，所述另一个主表面面对所述玻璃部件中的一个或另一个玻璃部件的主表面，光学片设置在第一和第二结合片之间，第一和第二结合片设置在玻璃部件之间，而且光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分设置成与这些玻璃部件中的两个或至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延。例如，如果这些玻璃部件中的一个玻璃部件在表面积上比另一玻璃部件大，且/或所述一个玻璃部件具有延伸到所述另一玻璃部件的外围边沿之外的外围边沿，那么，光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或相当一部分可尺寸加工并设置成使其与任一玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延。
在该层压的初始阶段期间，第一和第二结合片中的每一个结合片可仅是部分结合到其相应的玻璃部件上或者完全结合到其相应的玻璃部件上。此外，光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少所述相当一部分可以暴露或至少没有封装在结合片材料或任何其它结合材料内。
在一个可以接受只有本光学片或至少光学膜的外围边沿的相当一部分大致熔合在一起的实例中，可将光学片结合的玻璃部件的外围边沿的一个或多个部分从视野中遮住或以其它方式隐藏。在这一情形下，可不必使光学片的外围边沿的与玻璃部件的被遮住或以其它方式隐藏的部分对应的部分熔合在一起，这是因为它也可被遮住或隐藏。在该情形下，在光学片的外围边沿的这一隐藏部分上的分层的外观是可接受的。
在本发明的另一方面中，提供一种制造在窗结构中使用的玻璃层压件的方法，其中该玻璃层压件包括夹入两个结合片之间的光学片以及夹入两个玻璃部件之间的这些结合片。该方法包括：提供光学片；对光学片进行尺寸加工，使得至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分可设置成与这些玻璃部件中的两个或至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延；以及将所述多层沿光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少所述相当一部分热熔合和/或以其它方式熔合在一起，从而防止或至少大致减轻所述多层沿至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或所述相当一部分的分层的发生或程度。光学片包括具有多层的非金属多层光学膜。可以通过例如修剪(例如通过切割刀片、激光、加热的切割工具等)、施加热以使得在其外围边沿处引起收缩或以其它方式改变光学片的尺寸而进行尺寸加工。玻璃层压件可以是透明的或至少半透明的。
除了以上方法外，还可以提供两个结合片和两个玻璃部件，这些结合片中的每个结合片适于结合到光学片上和结合到这些玻璃部件上。结合片、玻璃部件以及光学片中的每个都可以是透明的或至少半透明的。该方法还可以包括：将光学片夹入结合片之间，并将这些结合片夹入玻璃部件之间；设置光学片，使得光学膜的外围边沿的全部、大致全部、或至少所述相当一部分设置成与这些玻璃部件中的两个或至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延；以及将层压件(如光学片、结合片和玻璃部件)完全结合在一起。
光学片包括非金属多层光学膜，例如像红外辐射反射膜的太阳能反射膜。光学膜具有多个光学层或其它层，而且这些结合片中的每个结合片适于结合到光学片上和结合到这些玻璃部件中的两个或至少一个或另一个玻璃部件上。能通过例如施加热和压力足够的时间以使得结合片的主表面能流动并充分结合到光学片的相应主表面和玻璃部件的相应主表面上，从而将层压件(如光学片、结合片和玻璃部件)完全结合在一起。玻璃部件可以是透明的或至少半透明的。
该方法还可以包括发生在夹入之前或之后的对光学片进行尺寸加工。对光学片进行尺寸加工也可以发生在将层压件完全结合在一起之前或之后。例如，可以将层压件完全结合在一起，其中形成光学片的尺寸并设置光学片，使得其外围边沿的全部、大致全部或相当一部分延伸到这些玻璃部件中的两个或至少一个玻璃部件的外围边沿之外。然后能进行对光学片的尺寸加工。
此外，熔合和/或对光学片进行尺寸加工可以发生在完全结合之前。该熔合也可以发生在光学片的尺寸加工之后。例如，能通过用切割刀片进行修剪而对光学片进行尺寸加工，然后通过从例如热气源(如热气喷枪)、火焰(如丁烷气炬)、烘炉(例如可以将玻璃层压件放置在烘炉上足够长的时间，以便热将光学膜的外围边沿熔合，但时间不要长到使得热穿透玻璃部件并使光学膜的其余部分熔合)而将热施加到光学片上从而进行熔合。
光学片的尺寸加工与熔合也可以同时发生。可以通过利用同一个装置而同时进行光学片的尺寸加工与熔合。例如，通过用例如激光、加热的切割工具或通过利用烘炉(例如，可以将玻璃层压件放置在烘炉内一定温度下足够长的时间，以便热熔合和卷起或以其它方式收缩光学片的外围边沿)，从而能同时对光学片进行尺寸加工并熔合所得的外围边沿。
该方法还可以包括例如通过修剪或以其它方式改变结合片的尺寸而进行的尺寸加工，从而在层压件完全结合在一起之后，光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少所述相当一部分暴露或至少没有被封装在结合片材料(如，聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、离子塑料(ionoplast)及其组合)内。
除了受益于熔合之外，为了进一步防止或大致减轻施加到光学膜上的分层应力(即，否则将引起所述多层在光学膜的外围边沿处分层的应力)，可以可选地对结合片进行尺寸加工和/或涂敷任何其它结合材料(如聚氨酯、聚乙酸乙烯酯、丙烯酸酯类聚合物以及硅酮结合材料)，从而对一个或两个玻璃部件、光学片、或至少光学膜的外围边沿进行封装。例如，可以对光学膜的外围边沿进行尺寸加工，从而使其所期望的部分与玻璃部件的外围边沿的对应部分同延或大致同延。熔合之后，可以例如以密封条的形式将结合片材料或其它结合材料涂敷到玻璃部件的外围边沿的至少所述对应部分上，从而沿玻璃部件的外围边沿的至少所述对应部分的全部或相当一部分从一个玻璃部件的外围边沿桥接到另一个玻璃部件的外围边沿，使得至少减轻施加到光学膜上的分层应力。认为这一桥接结合材料吸收了分层应力，否则这些分层应力将被施加到光学片的熔合的外围边沿上。
熔合、光学片的尺寸加工以及结合片的尺寸加工能同时发生。可以通过利用同一个装置而同时进行光学片和结合片的尺寸加工以及熔合。例如，通过用例如激光或加热的切割工具同时对光学片和结合片进行修剪，能同时对光学片和结合片进行尺寸加工并熔合光学膜的所得外围边沿。
光学片的尺寸加工还可以包括如通过修剪或以其它方式改变光学片的尺寸而进行尺寸加工，从而光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少剩余部分(即，光学膜的外围边沿的没有被熔合的剩余部分)设置成大致延伸到这些玻璃部件中的两个或至少一个玻璃部件的外围边沿之外且不与该外围边沿同延。此外，该方法可以包括如通过修剪或以其它方式改变结合片的尺寸而进行的尺寸加工，从而这些结合片中的每个结合片的外围边沿与两个玻璃部件的外围边沿同延或大致同延，或大致位于两个玻璃部件的外围边沿内且不与其同延。
光学片和任何结合片的尺寸加工可以发生在一个或多个操作中，而且这些操作可以同时或依次发生。在层压过程结束时，本方法优选地包括对层压件施加至少热、或热与压力以足够的时间，使得第一和第二结合片的主表面流动并充分结合到光学片和玻璃部件的相应主表面上。
定义
如在这里所使用的那样，以下术语和短语意图具有以下的含义：
“分层”指的是机械分离和/或失去结合。
“完全结合”指的是结合的表面相互粘附地接触，从而在仅用机械力使表面分离时，会损坏这些结合的表面中的至少一个结合的表面(如光学片的、结合片的、玻璃部件等的结合的表面)。例如，用于汽车窗应用的玻璃件通常是采用压热过程而完全结合在一起的。当这一玻璃件结合在一起足以满足汽车工业的标准要求或满足特定汽车制造者对相应玻璃件(如挡风玻璃、后挡玻璃、侧挡玻璃等)的特定要求时，被认为这一玻璃件是完全结合在一起的。
“非金属多层光学膜”指的是具有并非由元素态金属或金属化合物的层提供的光学性质的多层膜。
“半透明”指的是材料允许至少一定量的可见光通过的性质。
“透明”指的是层压件例如玻璃件允许足够的光通过其中、从而满足特定层压件应用(如交通工具或建筑玻璃件应用)的可见光透射要求的性质。
“修剪”指的是用于去除材料的一部分(如光学片、结合片等的外围边沿)的各种可能操作。例如，用切割工具如激光、锋利刀片、冲模(例如钢或样板)、研磨器、去毛刺工具、超声波焊头(ultrasonichorn)或其组合进行这一操作。
附图说明
图1为根据本发明的示例性玻璃层压件的外围边沿的一部分的剖视图，该层压件的光学片的外围边沿的对应部分与其两个玻璃部件大致同延；
图2为图1的画上圆圈的部分2的放大的视图；
图3为根据本发明的示例性交通工具玻璃层压件的一部分的剖视图的显微照片；
图4为根据本发明的示例性交通工具玻璃层压件的一部分的剖视图的显微照片，如图3的显微照片一样，其中光学片的多层熔合在一起；而
图5为根据本发明的层压件的外围边沿的剖视图，其中光学片暂时或永久地延伸到两个玻璃部件的外围边沿以及结合片之外。
各个附图中的相同附图标记一般表示相同的元件。
优选实施例的详细描述
本发明提供玻璃件和中间层压件，这些玻璃件和中间层压件制备成至少减轻(如果不是排除的话)沿包括非金属多层光学膜(如红外反射膜)的光学片的外围边沿明显分层的可能性。还提供对用于窗结构中的这些层压件进行制造的方法。
申请人已经在采用包括非金属多层光学膜(如红外反射膜)的光学片对适于窗结构的层压件进行制造中遇到了大量挑战。
参考图1和图2，根据本发明的玻璃层压件10能包括具有非金属多层光学膜17的光学片15。在本实施例中，光学片15和光学膜17具有相同的外围边沿18。光学片15也可包括其它的结构，例如一个或多个外部保护层39、以及附加的功能层(未示出)等。这些附加的功能层可包括例如减振膜、太阳吸收层(如着色)等。
光学片15夹入两个结合片19之间，从而将光学片15结合在这两个结合片19之间，这两个结合片19又以分层的方式夹入两个玻璃部件25之间。每个结合片19用于将光学片15粘附到对应玻璃部件25的主表面上。优选地，将光学片15设置成至少大体与玻璃部件25的该主表面共面。结合片19可以不同，但它们通常相同(如PVB片)。玻璃部件25也可以不同，但它们通常相同(如塑料或玻璃片)。光学膜17的外围边沿18的示出的部分被描述为与两个玻璃部件25中的每个玻璃部件的外围边沿27的对应部分、以及与结合片19中的每个结合片的外围边沿29的对应部分同延或齐平。光学膜17的外围边沿18的全部、大致全部或相当一部分也可与玻璃部件25的外围边沿27的对应部分大致同延。当光学片或光学膜的外围边沿的一部分与玻璃部件的外围边沿的对应部分齐平时，就认为光学片或光学膜的外围边沿的该部分与玻璃部件的外围边沿的该对应部分同延。此外，当光学片或光学膜的外围边沿的一部分不延伸到玻璃部件的外围边沿的对应部分之外(见假想线31)或落入该对应部分内(见假想线32)一个在美学上不可接受的量时，就认为光学片或光学膜的外围边沿的该部分与玻璃部件的外围边沿的该对应部分大致同延。例如，当安装层压件并在至少部分时间内露出玻璃部件的外围边沿的该对应部分(如在交通工具侧窗落下或打开时，玻璃件的顶部边沿可见)时，光学片或光学膜的外围边沿的该部分延伸到玻璃部件外围边沿的该对应部分外至2mm(例如见图1的附图标记31)或落入玻璃部件外围边沿的该对应部分内至5mm(例如见图1的附图标记32)在美学上是可接受的。
结合片中的一个或两个结合片能包括任何合适的结合材料，包括从由聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、离子交联聚合物材料及其组合组成的组中选择的材料，而且可以在初始时是透明或半透明的，或者可以后来在层压过程中变为透明或半透明。
这些玻璃部件中的每个玻璃部件可以是透明或半透明的，而且可以由例如玻璃、塑料或其组合的材料制成。每个玻璃部件可以以例如平片、弯曲片、复合弯曲片、透镜、厚度的变化(如具有装饰性表面形状)等为形式。第一结合片和第二结合片中的每个结合片都具有与这些玻璃部件中的一个或另一玻璃部件的主表面面对的主表面，从而光学片设置于第一和第二结合片之间，而且第一和第二结合片设置于玻璃部件之间。一旦已进行最后的结合操作，第一结合片和第二结合片中的每个结合片就完全结合到其相应的玻璃部件和光学片上。完全结合的玻璃层压件是充分结合在一起从而适于用在其可应用到的窗玻璃件(如在汽车、飞机、船只或其它交通工具和在建筑物或其它建筑结构中的窗)中的玻璃层压件。
已经发现采用制造玻璃层压件的传统方法还会使光学片遭受高的剪切应力和离面应力，这些应力会导致光学膜的多层内的分层。光学膜的多层内的分层会进一步导致其它缺陷如“日辉纹疵点”或“蠕虫图案”。在用于玻璃件的传统层压过程中的除气、烘炉加热(钉板干燥)和压热步骤中的一个或多个步骤期间也会在光学膜中引起由分层产生的进一步缺陷。在这些处理期间会发生的问题可能包括例如在用机械装置对光学膜进行切割(如在标绘台上的剃刀切割)时在光学膜的边沿处形成的破裂。在将光学膜置于应力下时，破裂会传播，从而引起光学膜的层间分层。可将破裂视为较大级别缺陷中的一部分，称为“随后分层的部位”。这些部位会在某些层压处理步骤如除气、经受升高的温度和/或压力等中的一个或多个步骤之后产生问题。通过本发明能够成功地制造玻璃层压件，而不必对多层光学膜进行修剪，从而在层压的其它处理(如将玻璃层压件完全结合)之后显著地减轻(如果不是排除的话)光学膜外围边沿中的破裂、参差不齐的边沿、初步切割的边沿、裂纹或其它这样的缺陷，其中这些缺陷可能产生随后膜分层的部位。换言之，即使光学膜在其外围边沿中呈现破裂、参差不齐的边沿、初步切割的边沿、裂纹或其它这样的缺陷，光学片或至少光学膜的外围边沿的熔合也能排除或至少减轻将在这样的部位处产生的膜分层的可能性和/或程度。
根据本发明采用的光学片或至少光学膜包括多层，这些层包括光学层并可以包括其它的层，例如结构层或加强层以及保护层等。例如，图2的玻璃层压件10中，光学片15包括光学膜17，该光学膜17包括由两个支撑层37分开的三叠红外辐射反射层35，并被包在两个外部保护层39中。这两个层39中的一层或两层可以制造成也或可替换地呈现出功能特征(如，太阳能吸收性质)。光学片15还可包括位于这些层39中的一层或两层与对应结合片19之间的另外的功能层(未示出)。
可以期望沿光学片或至少光学膜的外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分将多层通过热或其它方式熔合在一起，从而防止或至少大致减轻多层沿光学膜外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分的分层的发生或分层的程度。可以在用工具如加热的刀片、聚焦激光或散焦激光等对光学片或至少光学膜的外围边沿进行切割的尺寸加工的操作的同时进行热熔合；或者可以通过对先前已经用如刀片的机械切割工具或如加热的刀片或激光的工具切割的光学片或至少光学膜的外围边沿进行充分地加热而进行热熔合。即使在采用加热的刀片或激光时，也可能需要单独的加热过程以确保光学膜外围边沿的充分熔合。熔合膜从其外围边沿18起在光学片内以及至少在光学膜内的深度“d”可以在至少约10微米的量级上(见图2)。通过如图2所描述的并在图3中示出的将其外围边沿热熔合到约40微米深度d的光学片，获得了令人满意的结果。
换言之，光学片以及至少光学膜的多层被熔合在一起，以形成从其外围边沿起的足够深度“d”，而且其程度足以在正常的操作条件下并在层压件的正常使用期内防止光学片或至少光学膜的多层沿外围边沿已经熔合的部分分层，或者至少使其不太可能分层。此外，在出现以下情形中的一种情形或组合时，就认为大致减轻了光学片或至少光学膜的多层内的沿外围边沿的分层程度：(a)正常(20/20)肉眼视力觉察不到分层的程度；(b)发生的任何分层保持隐藏；或者(c)在对应玻璃件的期望寿命之后发生分层(例如，汽车玻璃件的工业标准预期寿命通常至少约为7年，或者对建筑玻璃件而言通常是更多年)。在下列情形时认为防止了光学膜的多层内沿外围边沿的分层：(a)用传统的可见光显微镜觉察不到分层，以及(b)用传统的可见光显微镜觉察到的任何分层发生在对应玻璃件的预期寿命之后。
将光学片或至少光学膜的外围边沿熔合在一起能排除光学膜在层压件完全结合在一起(如通过压热过程)的过程中或在该过程之后、甚至是在暴露于工业所需的耐用性测试之后的分层。以下是在汽车工业中采用的对汽车玻璃件的耐用性进行测试的典型的湿度测试方法：
湿度测试方法
将层压件暴露于温度为50℃以及相对湿度为95％的湿度箱中14天，然后将层压件暴露于温度保持在23℃以及相对湿度保持在50％的室内14天。将该28天的循环重复三次(总共84天)。在ANSI Z26.1测试3中规定了湿度箱的条件。
用于制造光学片和光学膜的材料以及结合材料的热特性能用来确定如何使特定的光学片或光学膜以及玻璃层压件的外围边沿充分熔合。例如，对热熔合而言，知道光学片材料和结合材料的熔化温度和热降解温度(即材料开始化学降解的温度)能有助于确保采用的加热技术不会引起光学片或结合材料中的任一个过度熔化(如达到材料能流出玻璃层压件的程度)或降解(如炭化或材料的其它燃烧程度或其它持续降解)。因此，应理解到在本发明的讲解中，确定可接受的(a)加热温度、(b)处于温度下的时间、(c)热源与外围边沿之间的距离以及(d)加热工具以制造外围边沿充分熔合的光学片可以至多是简单的试错实验。
熔合实例
如下制造如图1至3所示的四个完全结合的玻璃层压件。将SRF光学片夹入两个PVB结合片之间。对所得的三层层压件进行尺寸加工，并将其夹入相同尺寸的玻璃部件的两个平片之间，使得光学片和两个结合片的所有外围边沿延伸到两个玻璃部件的所有外围边沿之外在约0.125英寸至约0.25英寸(约0.492毫米至约0.984毫米)的范围内。然后对所得的层压件进行压热，从而使结合片、光学片和玻璃部件完全结合在一起。然后用切割刀片(如剃刀刀片)修剪光学片和结合片，使得它们的外围边沿与玻璃部件的外围边沿齐平或大致同延。然后如下对所得的层压件的外围边沿进行热处理或熔合。第一层压件不进行热处理，第二层压件由实验室热气喷枪(温度约750-850°F)进行热处理，而第三层压件由丙烷气炬(温度约2370°F)进行处理。处理包括用热气喷枪或气炬对每个玻璃层压件的外围边沿进行加热，其中热气喷枪和气炬中的每个都设置在离外围边沿约1英寸(约2.54厘米)的距离处，并以约1英寸每秒至约2英寸每秒(约2.54厘米/秒至约5.08厘米/秒)的行进速率沿外围边沿运动。如上对第四试样玻璃层压件进行装配，而不是用剃刀刀片进行修剪，用1000°F的热刀以约两英寸每秒(约5.08厘米/秒)的行进速率对该试样进行修剪。
用这种气炬或热刀处理技术进行热处理的层压件显示出光学膜的多层的熔合在外观上与图4中示出的类似，其中光学层35相互混合且熔合到其它层37和39上，这些层37和39相对地保持原样和共面。用热气喷枪进行热处理的层压件产生与图3示出的外观类似的外观，其中只有SRF的外围边沿的外表面的熔合是可见的。这三种类型的热处理层压件在进行上述湿度测试后没有呈现可见的分层。没有进行任何热处理的第一试样层压件在进行湿度测试后发生可见的分层。基于以上描述的结果，认为光学层35的这种共同混合并非是防止膜17或片15的外围边沿18的分层所必需的，而且光学片的这些层只需熔合在一起而不必以这种方式相互混合。
尽管在玻璃层压件(即结合片、光学片和玻璃部件)完全结合在一起后对上述试样中的每个试样进行修剪并然后进行热处理，但也能在层压件完全结合在一起之前通过进行修剪和热处理而制造可接受的玻璃层压件。此外，能进行修剪操作，从而对至少光学片以及优选地对结合片进行修剪，使得它们的外围边沿的期望部分与玻璃部件的外围边沿齐平或大致同延。能够例如通过激光或加热的切割刀片同时进行修剪和热处理过程。可能特别期望的是采用激光进行修剪和热处理。
已经发现采用激光切割SRF能产生在外观上与图4示出的熔合外围边沿类似的熔合外围边沿。在采用激光至少对光学膜或片进行预切割(即在完全结合步骤之前)或进行修剪时，光学膜能够不易于分层。激光应设置成完全切穿光学片，并优选也切穿结合片。可采用的示例激光为可从Eurolaser(德国汉堡)以及Preco Laser(前激光加工公司)(Somerset，WI)得到的10.6微米的CO2激光。能与这一来自Eurolaser的名义额定功率为200W的激光一起采用的示例性参数包括在100瓦功率、10Hz频率下的250毫米/秒的切割速度，而且激光聚焦在包括夹入两个结合片之间的光学片的三层层压件的顶部处。提供合适超声波焊头的供应商包括Sonic and Materials(Newton，CT)以及Dukane(St.Charles，IL)。在修剪操作中也能采用由Aristomat(德国汉堡)或Zund(Altstatten，Switzerland)提供的标绘台。
参考图5，能将光学片15或至少光学膜的外围边沿18的全部、大致全部或至少剩余部分(即外围边沿的没有被熔合或大致熔合的部分)设置成大致延伸到两个结合片19的外围边沿29之外。已经发现，当光学片15或光学膜的外围边沿18的一部分维持在结合片19的外围边沿29之外相当大的距离时，即使光学片15或光学膜的多层没有熔合在一起，光学片15或光学膜的该部分也不太可能分层。因此，可以不必将光学片15或光学膜的外围边沿18的任何部分熔合在一起。也可期望将光学片15或至少光学膜的外围边沿18的全部、大致全部或至少剩余部分设置成大致延伸到两个结合片19的外围边沿29之外。通过这一部分，结合片19中的每一结合片的对应外围边沿29能保持与两个玻璃部件25或至少直接结合结合片19的玻璃部件25的外围边沿27保持大致同延，或能大致位于该外围边沿27内(见假想线41)。当外围边沿29的该部分与玻璃部件25的外围边沿27的对应部分同延或至少不大致延伸到该对应部分外(见假想线42)时，就认为结合片19的外围边沿29与玻璃部件25的外围边沿27的该对应部分大致同延。当光学片15或光学膜的外围边沿18的该对应部分不在结合片19的外围边沿29之外相当大的距离时，边沿29大致延伸到边沿27之外。
在将玻璃层压件完全结合在一起的过程(如压热过程)期间作用在光学膜上的应力或在完全结合过程之后残余在玻璃层压件中的应力越大，就需要光学片15或至少光学膜的外围边沿18延伸到结合片19的外围边沿29之外更多，从而防止或至少大致减轻光学膜在其外围边沿处的分层。
能影响所产生的应力和分层的因素
由完全结合过程(如压热过程)所得的光学膜的收缩程度越大，产生的静电应力就越大，而且就越可能发生分层。玻璃部件越复杂(如平的对复杂弯曲的玻璃片)，产生的静电应力就越大，而且就越可能发生分层。在完全结合过程期间采用的参数设置(如温度、时间和压力)也能影响产生的应力的水平，并从而增加产生的应力将引起分层的可能性。
已经发现能引起层压件(如在光学片和结合片之间)和/或光学片(如在光学片或光学膜的多层之间)的分层的其它机制。具体地，已经发现防止湿气侵入光学片、或至少光学膜、还优选结合片的外周边沿能至少减轻光学片或至少光学膜经历分层的可能性和/或程度。通过采用物理或化学的屏障，如橡胶垫片、硅酮密封剂、氟化表面活性剂或其它技术或材料能防止或至少抑制这种湿气侵入。在采用PVB类型的结合片材料并将光学膜玻璃件暴露于热和湿度之下时会发生这种分层。尽管失效的位置随分层的种类而不同，但失效的机制是相同的。试验和建模工作都已证实：增塑剂由于湿气的出现而加速流失，从而引起这些类型的分层。随着层压件变干，增塑剂流失引起PVB的Tg增加，从而引起PVB收缩。这导致玻璃层压件中残余应力的增加，残余应力的增加会引起分层。分层通常首先发生在最薄弱的界面处。在光学片内分层的情形中，最薄弱的界面通常在光学膜的层之间。当光学膜的被切割或修剪的外围边沿在玻璃层压件内部时(即，当光学膜的外围边沿不大致延伸到至少一个结合片的外围边沿之外时)，残余应力更可能引起在光学层之间在破裂部位(如由修剪操作而引起的部位)处发生分离。在光学片和PVB之间分层的情形下，最薄弱的界面是PVB/光学片界面。光学片和PVB之间的结合越强，层压件就越不容易发生这类分层。也可通过采用防止增塑剂流失的屏障，如橡胶垫片、硅酮密封剂、氟化表面活性剂或其它合适的技术或材料而防止分层。这一屏障仍然可以允许湿气进入层压件，但防止增塑剂流失，从而防止分层。
当采用传统技术将光学片制造在玻璃层压件如汽车挡风玻璃(前窗)或后挡玻璃(后窗)以及一些侧挡玻璃(侧窗)中时，光学片被夹入两个结合片(如两片PVB等)和两个玻璃部件(如两片玻璃和/或塑料等)之间。然后将光学片或至少光学膜修剪成与两片玻璃的整个外围边沿齐平。接下来经常采用压热步骤或类似的过程将玻璃层压件完全结合到一起。在通常在约140℃的温度和约12巴的压力下进行的压热期间，光学膜倾向于收缩并与玻璃的曲率一致。然而，随着光学膜收缩，在光学膜和结合片之间会产生应力，这些应力能导致沿光学膜的外围边沿形成分层。
本发明的玻璃层压件最不易于发生(如果不是不会发生的话)光学膜的外围边沿分层。
玻璃片优选地为特别用于交通工具窗结构的玻璃部件。当然存在其它大致清晰的材料能用作为玻璃部件，从而为光学片提供刚性和强度。这些替换材料包括聚合材料，如丙烯酸、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)或聚碳酸酯。玻璃部件可以是大致平面状的或具有一定曲率。它可设置成各种形状，如穹顶状、圆锥形或其它结构和横截面，从而具有多种表面形状。本发明不意图必须限制采用任何特定的玻璃部件材料或结构。
具有一定曲率的玻璃部件可能特别倾向于沿光学膜的外围边沿呈现出分层。这可能是由施加在光学膜上的迫使膜与弯曲表面配合的应力引起的。如果玻璃部件对不重合或歪曲，或者如果玻璃部件在层压处理过程中处理得不好，那么也会出现导致分层的应力。
合适的光学片包括非金属多层光学膜，如在美国专利6,207,260、6,157,490、6,049,419、5,882,774、5,360,659、5,223,465、5,103,557、以及5,103,337(RE 34,605)、以及在PCT公开WO 99/36248、WO01/96104、WO 02/061469和WO 03/057479中描述的非金属多层光学膜，在此将所有这些全文引入作为参考。本发明的合适光学片可包括但并不必须限于红外反射膜、极化膜、非极化膜、多层膜、有色或着色膜、以及装饰膜。
至少采用结合片将光学片和玻璃部件结合在一起。在优选的层压件和玻璃件结构中，结合片是聚合膜，如消能或消震层。这些类型的膜能有助于将玻璃部件结合到光学片上，并赋予交通工具玻璃件(如挡风玻璃和侧玻璃)通常需要的保护性特征(如防碎、防裂)。用于结合片的合适材料能包括如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、离子塑料、或聚氨酯。商业上可获得的PVB结合片材料可包括以下PVB结合片材料，例如来自E.I.DuPont deNemours，Co.(Wilmington，DE)，商品名为BUTACITE；来自Solutia Inc.(St.Louis，MO)，商品名为SAFLEX；来自Sekisui Chemical Co.Ltd.(Osake，Japan)，商品名为S-LEC；以及来自H.T.Troplast(Troisdorf，Germany)，商品名为TROSIFOL。商业上可获得的离子塑料结合片材料可包括以下离子塑料结合片材料，例如来自E.I.DuPont deNemours，Co.(Wilmington，DE)，在市场上的商品名为SENTRY GLAS PLUS(离子塑料)。合适的离子交联聚合物材料的实例可包括在市场上商品名为SentryGlasPlus的DuPont层压玻璃产品中采用的离子塑料中间层，以及其它的离子交联聚合物类材料，如DuPont的在市场上商品名为Surlyn的离子交联聚合物树脂。商业上可获得的聚氨酯结合片材料可包括以下聚氨酯结合片材料，例如来自Huntsman Polyurethanes(Morton)以及可通过Polymar bvba，Brasschaat，Belgium得到的商品名KRYSTALFLEX。
可替换的结合片还可包括如粘合剂或胶带的层或涂层。结合片可以大致连续或部分不连续。优选地提供足够量的结合片，以在光学层和玻璃部件之间形成结合。本发明不意图必须限制使用任何特定的结合片材料或结构。
可以将层压件暴露于升高了的温度下足够的时间，以允许结合片变软，从而在光学片和玻璃部件之间形成结合。也可以使结合片经受充分的热并持续足够长的时间，以使结合片材料流动并对光学片或至少光学膜的外围边沿的同延部分或大致同延的部分进行封装。可选地，在最终的层压过程之前或之后，可以将如聚氨酯合成物的密封剂涂敷在玻璃层压件的外围边沿周围，从而对玻璃层压件的外围边沿的所有部分或所期望部分、结合片的外围边沿、或光学片或至少光学膜的外围边沿的同延部分或大致同延的部分进行封装。
本发明的层压件可以进行切割、成形或以其它方式进行尺寸加工，以用在建筑或交通工具的窗结构中。本发明的层压件的特别有用的应用在交通工具的玻璃件结构如后挡玻璃、侧挡玻璃以及挡风玻璃中。在交通工具挡风玻璃中，能将玻璃层压件可选地设计成使得其外围边沿的全部、大致全部或至少相当一部分位于称为“熔块(frit)”的变黑的区域内。通常将熔块涂敷在挡风玻璃的表面上。常见的熔块图案为绕挡风玻璃外围的一部分或全部的黑色实心边界。流行的设计是如下的图案，该图案起始于在挡风玻璃的外围边沿处的黑色实心图案，并随着离开挡风玻璃外围边沿的距离的增加而逐渐变成较小的点的图案。将光学片和/或其光学膜的外围边沿置于熔块图样内(即在黑色的实心部分内)能“隐藏”外围边沿，从而即使在沿外围边沿存在分层迹象时也提供在美学上合意的产品。在试图将光学片的外围边沿更加完全隐藏时，可期望在两个玻璃部件上都具有黑色的熔块图样。
可对本发明的层压件中采用的光学片的一个或两个表面进行改性，以增强它们与结合片的粘合。合适的技术可包括例如电晕处理、等离子处理、火焰处理、蚀刻、采用如在这里全文引入作为参考的PCT专利公开WO 03/016047(申请号US02/25837，于2002年8月14日提交)中公开的有机或无机底漆、或任何其它合适的表面改性技术。
测试方法
观察分层
可以通过用透射光在约0.3至0.9米的距离处对光学片的外围边沿进行观察(用肉眼)，从而检查试样玻璃层压件的分层。可以采用荧光灯作为光源。层之间的任何可见的分层(机械分离)被认为是不可接受的。
实例
在制造根据本发明的示例性玻璃层压件时，能采用下列项：
TYZORTM TPT   钛酸四异丙酯(TPT)底漆，可从E.I.DuPontdeNemours & Co.(Wilmington，DE)得到
SAFLEXAR 11   0.38毫米的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，可从SolutiaInc.(St.Louis，MO)得到
SRF   太阳反射膜(SRF)，Minnesota Mining andManufacturing Company制造的多层光学膜
压热器   Scholz Maschinenbau GmbH & Co.KG(Coesfeld，Germany)或Melco Steel Inc.(Azusa，California)
*根据例如美国专利5,360,659和6,157,490以及PCT公开WO99/36248、WO 01/96104以及WO 02/061469中的一个或多个的讲解。
通常，PVB直到被加热到完全结合到SRF以及其对应的玻璃部件上的程度之后才变得足够透明。此外，用于制造挡风玻璃的每对玻璃部件由玻璃制成，并且通常在尺寸上相等(即一个玻璃部件的外围边沿不大致延伸到另一玻璃部件的外围边沿之外。)。
这里已经描述了本发明的许多实施例。然而，将理解在不偏离本发明的精神和范围的情况下可作出各种改进。因此，其它的实施例在所附权利要求的范围内。

Claims (27)

1.一种适于在包括至少一个具有外围边沿的玻璃部件的层压件中使用的光学片，所述光学片包括非金属多层光学膜，所述光学膜具有多层以及外围边沿，对所述光学膜进行尺寸加工，使得在所述光学膜结合到具有外围边沿的玻璃部件上时，所述光学膜的外围边沿的至少相当一部分可设置成与该玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延，而且所述多层沿所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分熔合在一起，从而至少大致减轻所述多层沿所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分的分层。
2.根据权利要求1所述的光学片，其中对所述光学膜进行尺寸加工，使得所述光学膜的外围边沿的大致全部可设置成与所述光学片将要结合的玻璃部件的外围边沿大致同延，而且所述多层沿所述光学膜的外围边沿的大致全部熔合在一起，从而至少大致减轻所述多层沿所述光学膜的外围边沿的大致全部的分层。
3.根据权利要求1所述的光学片，其中所述多层至少沿所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分热熔合在一起。
4.一种包括根据权利要求1所述的光学片和第一结合片的层压件，所述光学片具有主表面和外围边沿，该第一结合片具有主表面和外围边沿，所述第一结合片适于结合到具有主表面和外围边沿的玻璃部件上并结合到所述光学片上，而且所述光学片的主表面和所述第一结合片的主表面设置在一起。
5.根据权利要求4所述的层压件，其中所述光学片具有另一主表面，而且所述层压件还包括第二结合片，该第二结合片具有主表面和外围边沿，相对于所述光学片的所述另一主表面设置所述第二结合片的主表面，从而将所述光学片设置在所述第一结合片和所述第二结合片之间，而且所述第二结合片适于结合到另一玻璃部件的主表面上。
6.根据权利要求5所述的层压件，其中所述层压件是还包括两个玻璃部件的玻璃层压件，所述玻璃部件中的每个玻璃部件具有主表面和外围边沿，其中所述第一结合片和所述第二结合片中的每个结合片具有另一个主表面，所述另一个主表面面对所述玻璃部件中的一个或另一个玻璃部件的主表面，所述光学片设置在所述第一和第二结合片之间，所述第一和第二结合片设置在所述玻璃部件之间，而且所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分设置成与所述玻璃部件中的至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延。
7.根据权利要求6所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的大致全部设置成与所述玻璃部件中的至少一个玻璃部件的外围边沿大致同延。
8.根据权利要求6所述的层压件，其中所述第一和第二结合片中的每个结合片完全结合到所述光学片上并结合到其相应的玻璃部件上。
9.根据权利要求6或8所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分设置成与所述玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延。
10.根据权利要求6或8所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分设置成与所述玻璃部件中的至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延。
11.根据权利要求6或8所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的至少剩余部分设置成大致延伸到两个所述结合片的外围边沿之外，而且所述结合片中的每个结合片的外围边沿与两个所述玻璃部件的外围边沿大致同延，或大致位于两个所述玻璃部件的外围边沿内。
12.根据权利要求6或8所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的至少相当一部分设置成大致延伸到两个所述结合片的外围边沿之外，而且所述结合片中的每个结合片的外围边沿与两个所述玻璃部件的外围边沿大致同延，或大致位于两个所述玻璃部件的外围边沿内。
13.根据权利要求8所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分没有封装在结合片材料内。
14.根据权利要求8所述的层压件，其中所述层压件是适于在交通工具窗中使用的玻璃件。
15.根据权利要求13所述的层压件，其中沿所述光学膜的外围边沿的大致全部的所述多层熔合在一起。
16.根据权利要求9所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的大致全部设置成与两个所述的玻璃部件的外围边沿大致同延。
17.根据权利要求15所述的层压件，其中所述光学膜的外围边沿的大致全部没有封装在结合片材料内。
18.一种制造在窗结构中使用的玻璃层压件的方法，该玻璃层压件包括夹入两个结合片之间的光学片以及夹入两个玻璃部件之间的这些结合片，所述方法包括：
提供光学片，该光学片包括具有多层的非金属多层光学膜；
对该光学片进行尺寸加工，使得该光学膜的外围边沿的至少相当一部分可设置成与这些玻璃部件中的至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延；以及
将所述多层沿光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分熔合在一起，从而至少大致减少所述多层沿光学膜的外围边沿的所述相当一部分的分层。
19.根据权利要求18所述的方法，还包括：
还提供两个结合片和两个玻璃部件，这些结合片中的每个结合片适于结合到光学片上和结合到这些玻璃部件上；
将光学片夹入结合片之间，并将这些结合片夹入玻璃部件之间；
设置光学片，使得光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分设置成与这些玻璃部件中的至少一个玻璃部件的外围边沿的对应部分大致同延；以及
将光学片、结合片和玻璃部件完全结合在一起。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述对光学片进行尺寸加工发生在所述夹入之前或之后。
21.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述熔合发生在所述对光学片进行尺寸加工之后。
22.根据权利要求18或19所述的方法，其中所述对光学片进行尺寸加工与所述熔合同时发生。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所述熔合发生在所述完全结合之后。
24.根据权利要求19所述的方法，其中所述对光学片进行尺寸加工发生在所述完全结合之前。
25.根据权利要求19所述的方法，还包括对结合片进行尺寸加工，从而在所述完全结合之后光学膜的外围边沿的至少所述相当一部分没有封装在结合片材料内。
26.根据权利要求25所述的方法，其中所述熔合、光学片的所述尺寸加工以及结合片的所述尺寸加工同时发生。
27.根据权利要求19所述的方法，其中所述对光学片进行尺寸加工还包括对光学片进行尺寸加工使得光学膜的外围边沿的至少剩余部分设置成大致延伸到这些玻璃部件中的至少一个玻璃部件的外围边沿之外，而且所述方法还包括对这些结合片进行尺寸加工，使得这些结合片中的每个结合片的外围边沿与两个所述玻璃部件的外围边沿大致同延或大致位于两个所述玻璃部件的外围边沿内。
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