TW201313470A - 包含環氧化植物油的聚合物夾層 - Google Patents

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Abstract

本發明提供一種夾層，該夾層由熱塑性樹脂、不同量的環氧化植物油及(可選地)傳統增塑劑組成。使用熱塑性樹脂、環氧化植物油及(可選地)傳統增塑劑會產生協同作用，以使得夾層流動性增大，而不犧牲通常與增大的流動性有關的其他特徵(例如，增大的阻塞及蠕變、滲出、表面粗糙度的形成、降低的機械強度及降低的製造能力)。在這點上，環氧化植物油充當流動性改進劑，從而產生高流動性夾層。因此，由於所得較薄夾層具有改進的流動特性，所以較薄夾層可用於形成多層面板。

Description

包含環氧化植物油的聚合物夾層 相關申請案的交叉引用
本申請案主張2011年9月22日提出申請的美國實用新型專利申請案第13/240,834號的權益及優先權。上述檔的全部揭示內容以引用方式併入本文。
本揭示案係關於用於多層面板的聚合物夾層及具有至少一個聚合物夾層片材的多層面板的領域。具體來說，本揭示案係關於包含環氧化植物油的聚合物夾層的領域。
通常，多層玻璃面板是指由夾在兩個玻璃方框之間的聚合物片材或夾層組成的層壓製件。層壓的多層玻璃面板通常用於建築窗戶應用、汽車及飛機的窗戶，及光電太陽能面板中。前兩種應用通常被稱為層壓的安全玻璃。層壓安全玻璃中夾層的主要功能是：吸收由施加於玻璃的撞擊或力產生的能量、使玻璃層即使在受力且玻璃破碎時仍保持結合，及防止玻璃破裂成為鋒利的碎片。另外，夾層通常會給予玻璃更高的隔音等級、降低紫外線(ultraviolet；UV)光及/或紅外線(infrared；IR)光透射且增強相關窗戶的美學吸引力。就光電 應用來講，夾層的主要功能是密封光電太陽能面板，該光電太陽能面板用於產生且提供商業應用用電及居住應用用電。
通常，藉由將聚合物樹脂(諸如，聚乙烯醇縮丁醛)與一或更多增塑劑混合，且用為所屬領域的技術人員已知的任何可應用的製程或方法(包括但不限於擠壓)將混合物熔化處理成為片材，來生產夾層。可以可選地添加其他額外的添加劑，以實現各種其他目的。在夾層片材形成之後，通常將夾層片材收集且卷起來以供運輸及儲存，且供以後用於多層玻璃面板中，如下所述。
下文提供了將多層玻璃面板通常與夾層組合生產的方式的簡化描述。首先，將至少一個聚合物夾層片材放置於兩個基板之間，且從邊緣修剪掉任何過量夾層，從而產生組件。將多個聚合物夾層片材放置於兩個基板之內，從而產生具有多個聚合物夾層的多層玻璃面板是很常見的。隨後，藉由所屬領域的技術人員已知的可應用的製程或方法，例如，經由軋輥、真空袋或其他排氣機構，來從組件中去除空氣。另外，藉由本領域的普通技術人員已知的任何方法，使夾層部分地擠壓結合至基板。在最後一個步驟中，為了形成最終的整體結構，藉由本領域的普通技術人員已知的高溫及高壓層壓製程(諸如但不限於高壓處理)，使此初步結合變得更持久。
通常，在製造多層玻璃面板的領域中會遇到兩個(2)常見問題：來自低效率脫氣的脫層及鼓泡。脫層是指使層壓製件 分開或分離成為個別層，例如，將基板與夾層分離開來。此舉通常出現於多層玻璃的邊緣周圍，且此舉通常是玻璃與夾層之間的結合因大氣濕度攻擊或面板密封劑老化或者受到施加於玻璃上的過度應力而斷裂的結果。一定程度的邊緣脫層是多層玻璃面板中的常見問題。某些狀況傾向於加速邊緣脫層的表現，尤其是在基板中的一或更多基板呈波浪形或變彎曲時。此外，如果脫層向面板中延伸得太遠，則可能會有損玻璃面板的結構完整性。
脫氣是指去除多層玻璃面板中存在的氣體或空氣。多層玻璃面板中的截留氣體可能對面板的光學清晰度及附著力具有消極或退化影響。在層壓的多層玻璃面板構造的製造過程中，氣體可能會截留於基板與一或更多聚合物夾層之間的間隙空間中。通常，在玻璃裝配或面板製造過程中，藉由將構造真空除氣、擠壓一對滾子之間的組件或藉由熟習此項技術者已知的一些其他方法，來除去此截留空氣。然而，在去除截留於基板之間的間隙空間中的所有空氣中這些技術並非總是有效，尤其是在基板中的一或更多基板呈波浪形或變彎曲時。通常，氣體存在於多層玻璃面板的間隙空間中的形式為：一或更多聚合物夾層片材中的氣泡或一或更多聚合物夾層片材與基板之間的氣窩--稱為「鼓泡」。
當夾層用於與彎曲的或呈波浪形的玻璃(包括但不限於退火玻璃、熱強化/鋼化玻璃、不匹配的玻璃、彎曲玻璃)結合以製造擋風玻璃及用於光電應用中時，脫層及鼓泡尤其明 顯且嚴重。例如，由於玻璃的退火處理會產生一些變形及滾動波浪形，所以退火玻璃通常不如普通退火玻璃平坦。在此類應用中，基板的波浪狀會產生基板自身之間的間隙及基板與夾層之間的間隙，從而導致脫層及氣泡形成的可能性增長。在最終產品多層玻璃面板將用於光學品質或結構完整性均很重要的應用中的情況下，脫層及氣泡形成兩者均是不合需要的且成問題的。因此，在多層玻璃面板製造過程中，產生實質上無任何氣窩或氣泡的接近完美的層壓玻璃是至關重要的。不僅在製造後立即產生無氣窩及氣泡的多層玻璃面板是很重要的，而且持久性地無氣窩及氣泡也是很重要的。溶解氣體隨時間的推移(尤其在升高溫度下及在某些天氣狀況及陽光暴露下)出現(例如，形成氣泡)於面板中是多層玻璃面板領域中的常見缺陷。如果玻璃面板變彎曲且呈波浪形，則更多氣體或空氣將截留於層壓面板中。層壓面板中的過量截留空氣將顯著降低面板對升高溫度及不良天氣狀況的耐受性，即，氣泡可能形成於較低溫度下。因此，也很重要的是，除了使層壓製件生產線無任何氣泡或氣腔之外，還要使多層玻璃面板在最終使用狀況下保持無氣體長達相當長的一段時間，以實現多層玻璃面板的商業作用。
作為防止變彎曲的玻璃脫層及鼓泡的措施，普遍採取增大夾層的流動性(例如，增長增塑劑加入量)、厚度或者流動性及厚度兩者。此舉提高在使用變彎曲的玻璃基板時夾層填充固有的間隙的能力。然而，就本領域中先前使用的這些 夾層組成物來講，存在若干個問題。例如，隨著厚度增加，成本及價格兩者皆增加。另外，增加流動性自身會產生其他問題，包括：阻塞、增塑劑滲出、蠕變、表面粗糙度的形成、降低的機械強度及降低的製造能力。
熟習此項技術者通常將阻塞理解為聚合物夾層彼此相黏連。在製造、儲存及分佈聚合物夾層片材期間，阻塞可能會是問題，在製造、儲存及分佈聚合物夾層片材期間聚合物夾層片材(該等聚合物夾層片材在一些過程中成卷儲存)彼此接觸是很常見的。當夾層流動性增大時，通常夾層較軟且變得更易受阻塞的影響，因此，即使是可能分離聚合物夾層片材，分離聚合物夾層片材也是很困難的。
滲出是用於測量增塑劑與相關聚合物樹脂的相容性的參數。相容性是增塑劑與聚合物樹脂形成均一系的能力。在輾輪式混合器中或在擠壓機中進行混合期間，增塑劑由於機械能所致分散於聚合物中。如果增塑劑含量高於增塑劑的飽及點，則會出現滲出且增塑劑流出夾層，從而將對處理夾層造成困難且使夾層及處理設備受污染。
蠕變是固體夾層材料在應力影響下緩慢移動或持久性變形的傾向。由於多層玻璃面板趨向於因夾層蠕變而變形且被拉長，所以蠕變可能是成問題的。例如，隨時間的推移，兩個玻璃面板可能開始滑動而遠離彼此。此舉通常是隨時間的推移由聚合物的黏彈性流動產生的。因此，在先前嘗試增大 流動性的情況下，更有可能導致夾層的蠕變及作為結果的變形。在一些情況中，此蠕變可導致夾層及合成的多層玻璃面板的結構缺陷及降低的機械強度。
熟習此項技術者通常將表面粗糙度理解為夾層表面結構中的細微表面不規則物的測量，即，區別於平坦化聚合物夾層片材的虛平面的表面上的尖峰以及尖峰之間的間隔。在層壓期間，合適水準的表面粗糙度為良好的脫氣效能所需要。如果表面粗糙度太低，則脫氣將變為不可能的。另一方面，如果表面粗糙度太高，則在層壓期間將難以去除夾層中的較大表面不規則物，從而導致更多氣體截留於多層玻璃面板中。太低或太高的表面粗糙度兩者均將導致不良的脫氣效能，且會導致更多以上該等鼓泡及脫層。通常，表面粗糙度是製造夾層所採用的製造製程的結果，且該表面粗糙度受夾層流動性的影響。一般來講，增大流動性將導致表面粗糙度降低，從而將使脫氣更困難，以致產生更多鼓泡及脫層。此外，此類鼓泡及脫層是不合需要的，且此類鼓泡及脫層可導致夾層及合成的多層玻璃面板的結構缺陷及降低的機械強度。
總之，脫層及鼓泡是多層玻璃面板領域中的常見問題，該等問題在使用呈波浪形基板或變彎曲的基板時尤其嚴重。在試圖改正這些與呈波浪形基板或變彎曲的基板有關的問題時，普遍使用具有增大厚度或增大流動性或者增大厚度及增大流動性兩者的夾層。然而，先前使用的夾層的增大厚 度及/或增大流動性產生了許多其他不利的犧牲物，包括但不限於：增大的製造成本(即，與夾層的增大厚度有關的成本)、阻塞、蠕變、滲出、表面粗糙度的形成、降低的機械強度及降低的製造能力。
鑒於本領域中的這些問題及其他問題，此外，本發明描述了一種高流動性夾層，該高流動性夾層包含：聚乙烯醇縮丁醛樹脂；及混合物，該混合物包含：至少一種增塑劑；及環氧化植物油，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯。夾層還包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約15份至約100份混合物。
在某些實施方式中，夾層中的混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約10份至約75份增塑劑，該增塑劑選自所述群組。混合物還可包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約25份至約50份增塑劑，該增塑劑選自所述群組。在另一個實施方式中，混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約5份至約90份環氧化植物油。混合物還可包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約5份至約25份環氧化植物油。
在某些實施方式中，環氧化植物油選自由以下組成的群組：環氧化大豆油及環氧化亞麻子油。在其他實施方式中，環氧化植物油是環氧化大豆油。高流動性夾層還可以是多層的夾層。
本文還揭示了一種多層面板，該多層面板包含：至少一個剛性基板；及高流動性夾層。該高流動性夾層包含：聚乙烯醇縮丁醛樹脂；及混合物，該混合物包含：至少一種增塑劑；及環氧化植物油，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯。此外，高流動性夾層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約15份至約100份混合物。
在某些實施方式中，混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約5份至約90份環氧化植物油。在其他實施方式中，環氧化植物油選自由以下組成的群組：環氧化大豆油及環氧化亞麻子油。面板還可進一步包含光電池，其中高流動性夾層密封光電池。
本文還揭示了一種夾層，該夾層包含聚乙烯醇縮丁醛層，該聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛約60份至約100份環氧化植物油。此聚乙烯醇縮丁醛層具有約10℃或約10℃以下的玻璃化轉變溫度。在其他實施方式中，聚 乙烯醇縮丁醛層可具有約4℃或約4℃以下的玻璃化轉變溫度。
聚乙烯醇縮丁醛層還可進一步包含至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯。在此實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛中組合總量小於約100份的環氧化植物油及增塑劑。
在某些實施方式中，夾層是多層的夾層。在其他實施方式中，夾層可進一步包含第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層，其中第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層具有約25℃至約40℃的玻璃化轉變溫度，且其中第一聚乙烯醇縮丁醛層設置於第二聚乙烯醇縮丁醛層與第三聚乙烯醇縮丁醛層之間。
本文還揭示了一種夾層，該夾層包含聚乙烯醇縮丁醛層，該聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛2份至20份環氧化植物油。此聚乙烯醇縮丁醛層具有約35℃或約35℃以上的玻璃化轉變溫度。聚乙烯醇縮丁醛層可具有約39℃或約39℃以上的玻璃化轉變溫度。
在一些實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層可進一步包含：至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇 二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯。在此實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛中組合總量約50份或約50份以下的環氧化植物油及增塑劑。
在某些實施方式中，夾層是多層的夾層。在其他實施方式中，夾層可進一步包含第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層，其中第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層具有約20℃至約35℃的玻璃化轉變溫度，且其中第一聚乙烯醇縮丁醛層設置於第二聚乙烯醇縮丁醛層與第三聚乙烯醇縮丁醛層之間。
本文還揭示了一種多層面板，該多層面板包含：至少一個剛性基板；及聚乙烯醇縮丁醛層，該聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛約60份至約100份環氧化植物油，且該聚乙烯醇縮丁醛層具有約10℃或約10℃以下的玻璃化轉變溫度。該聚乙烯醇縮丁醛層還可具有約4℃或約4℃以下的玻璃化轉變溫度。
在一些實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層進一步包含至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸 己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯。在此實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛中組合總量小於約100份的環氧化植物油及增塑劑。
在一些實施方式中，夾層是多層的夾層。在其他實施方式中，夾層可包含第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層，其中第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層具有約25℃至約40℃的玻璃化轉變溫度，且其中第一聚乙烯醇縮丁醛層設置於第二聚乙烯醇縮丁醛層與第三聚乙烯醇縮丁醛層之間。
在某些實施方式中，剛性基板是玻璃。在其他實施方式中，面板可進一步包含光電池，其中夾層密封光電池。
本文還揭示了一種多層面板，該多層面板包含：至少一個剛性基板；及聚乙烯醇縮丁醛層，該聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛2份至20份環氧化植物油，且該聚乙烯醇縮丁醛層具有約35℃或約35℃以上的玻璃化轉變溫度。聚乙烯醇縮丁醛層還可具有約39℃或約39℃以上的玻璃化轉變溫度。
在一些實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層進一步包含至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸 己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯。在此實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛中組合總量小於約50份的環氧化植物油及增塑劑。
在一些實施方式中，夾層是多層的夾層。在其他實施方式中，夾層可包含第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層，其中第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層具有約20℃至約35℃的玻璃化轉變溫度，且其中第一聚乙烯醇縮丁醛層設置於第二聚乙烯醇縮丁醛層與第三聚乙烯醇縮丁醛層之間。
在某些實施方式中，剛性基板是玻璃。在其他實施方式中，面板可進一步包含光電池，其中夾層密封光電池。
此外，本發明描述了夾層，該夾層由熱塑性樹脂、環氧化植物油及(可選地)傳統增塑劑組成。使用熱塑性樹脂、環氧化植物油及(可選地)傳統增塑劑會產生協同作用，以使得夾層流動性增大，而不犧牲通常與增大的流動性有關的其他特徵(例如，增大的阻塞及蠕變、滲出、表面粗糙度的形成、降低的機械強度及降低的製造能力)。在這點上，環氧化植物油充當流動性改進劑，從而產生高流動性夾層。因此，由於所得較薄夾層具有改進的流動特性，所以較薄夾層 可用於形成多層面板。
如本文所用，術語「聚合物夾層片材」、「夾層」及「聚合物熔化片材」通常可指單層片材或多層的夾層。「單層片材」正如名稱一樣意指擠壓成為一個層的單個聚合物層。另一方面，多層的夾層可包含多個層，包括獨立擠壓層、共同擠壓層或獨立擠壓層及共同擠壓層的任何組合。因此，多層的夾層可包含(例如)：兩個或兩個以上組合在一起的單層片材(「多層片材」)；兩個或兩個以上共同擠壓在一起的層(「共同擠壓片材」)；兩個或兩個以上組合在一起的共同擠壓片材；至少一個單層片材及至少一個共同擠壓片材的組合；及至少一個多層片材及至少一個共同擠壓片材的組合。在本發明的各種實施方式中，多層的夾層包含至少兩個聚合物層(例如，單個層或多個共同擠壓的層)，該兩個聚合物層經設置為直接接觸彼此，其中每一層包含聚合物樹脂，如下文更全面詳細敘述的。如本文所用的，「表層」通常是指夾層的外層，而「核心層」通常是指一或更多內層。因此，一個示範性實施方式將為：表層//核心層//表層。然而，應注意，其他實施方式包括具有大於三個層(例如，4個、5個、6個或高達10個個別層)的夾層。另外，所使用的任何多層的夾層可藉由控制層的組合物、厚度或位置等而改變。例如，在一個三層聚合物夾層片材中，兩個表面層可包含具有傳統增塑劑及環氧化植物油的聚乙烯醇縮丁醛(「PVB」)樹脂，而中間層可包含具有或不具有添加的傳統增塑劑及/ 或環氧化植物油的不同PVB樹脂或不同熱塑性材料等。因此，設想在於，多層的夾層片材的一或更多表層及核心層可由相同的熱塑性材料或不同的熱塑性材料組成。
雖然以下所述的實施方式涉及為PVB的聚合物樹脂，但是本領域的普通技術人員將瞭解聚合物可為適用於多層面板的任何聚合物。典型的聚合物包括但不限於PVB、聚氨基甲酸酯、聚氯乙烯、聚乙烯-乙酸乙烯酯、上述物的組合等。對夾層來說，PVB、聚氯乙烯及聚氨基甲酸酯通常為較佳的聚合物；當結合包含環氧化植物油的本揭示案的夾層使用時，PVB尤其為較佳的。
為了有助於更全面地瞭解本文中所揭示的包含環氧化植物油的夾層，本申請案開始於，在論述將環氧化植物油作為流動性改進劑添加至夾層中之前，概述發現於夾層中(於普通夾層及本發明的夾層兩者中)的常見部件及該部件的形成。
藉由使聚乙烯醇(「PVOH」)與丁醛在酸催化劑存在情況下反應的已知水性或溶劑縮醛化作用製程、分離、穩定及乾燥樹脂，以生產PVB樹脂。例如，此種縮醛化作用製程揭示於美國專利第2,282,057號及第2,282,026號以及《聚合物科學與製程大全》(第3版，第8卷，第381-399頁，由B.E.Wade撰寫(2003年))中的乙烯縮醛聚合物(Vinyl Acetal Polymers)中，該文獻的全部揭示內容以引用方式併入本文。 樹脂可以各種形式購得，例如，來自Solutia Inc.的Butvar®。
如本文所用的，殘餘的羥基含量(以PVOH計算)是指在製程完成後聚合物鏈上剩餘的羥基量。例如，可藉由使聚乙酸乙烯酯水解成PVOH，隨後使PVOH與丁醛反應，來製造PVB。在聚乙酸乙烯酯的水解製程中，通常並不是所有的乙酸側基均轉化為羥基。此外，與丁醛的反應通常將不會導致所有羥基均轉化為乙縮醛基。因而，在任何成品聚乙烯醇縮丁醛中，通常將存在作為聚合物鏈上側基的殘餘乙酸基(如，乙酸乙烯基)及殘餘羥基(如，乙烯羥基)。如本文所用的，以每ASTM 1396的重量百分比測量殘餘羥基含量。
在各種實施方式中，聚乙烯醇縮丁醛樹脂包含：約9重量百分比(wt.%)至約35 wt.%的羥基(以PVOH計算)、約13 wt.%至約30 wt.%的羥基(以PVOH計算)、約9 wt.%至約22 wt.%的羥基(以PVOH計算)或約15 wt.%至約22 wt.%的羥基(以PVOH計算)，且最佳地，對某些實施方式來說，為約17.75 wt.%至約19.85 wt.%的羥基(以PVOH計算)。樹脂還可以包含小於15 wt.%的殘餘酯基、小於13 wt.%的殘餘酯基、小於11 wt.%的殘餘酯基、小於9 wt.%的殘餘酯基、小於7 wt.%的殘餘酯基、小於5 wt.%的殘餘酯基，或小於1 wt.%的殘餘酯基(以聚乙烯酯計算)，例如，乙酸酯，而剩下的是乙縮醛(較佳地，為乙烯醇縮丁醛，但是可選地包括其他極少量的乙縮醛基，例如，2-乙基己醛基(參見(例如)美國專利第5,137,954號，該美國專利的全 部揭示內容以引用方式併入本文))。
值得注意地，對給定類型的增塑劑來說，聚合物的羥基含量極大地決定了增塑劑在聚合物中的相容性。具有較大殘餘羥基含量的聚合物通常與降低的增塑劑相容性或容量相關聯。相反地，具有較低殘餘羥基含量的聚合物通常將產生增大的增塑劑相容性或容量。通常，聚合物的殘餘羥基含量與增塑劑相容性/容量之間的此相互關係為可控的且可用以允許向聚合物樹脂添加適當量的增塑劑，且可用以穩定地維持多個夾層之間的增塑劑含量差。
本發明的PVB樹脂通常具有大於50000道爾頓(較佳地為約70000道爾頓至約250000道爾頓的分子量，如藉由使用低角度鐳射散射的尺寸排阻色譜法所測量的。如本文所用的，術語「分子量」意味重量平均分子量。
各種附著力控制劑(「ACAs」)可用於本發明的夾層中。夾層配方中的ACA控制片材對玻璃的附著力，以供吸收撞擊於玻璃層壓製件上的能量。在本發明的夾層的各種實施方式中，夾層可包含每100份樹脂約0.003份至約0.15份ACA；每100份樹脂約0.01份至約0.10份ACA；及每100份樹脂約0.01份至約0.04份ACA。此類ACA包括但不限於美國專利第5,728,472號(該美國專利的全部揭示內容以引用方式併入本文)中所揭示的ACA、殘餘乙酸鈉、乙酸鉀、鎂雙(2-丁酸乙酯)及/或鎂雙(2-己酸乙酯)。
可將其他添加劑摻入夾層中，以增強最終產品中夾層的效能且賦予夾層某些額外特性。此類添加劑包括但不限於染色劑、色素、穩定劑(例如，紫外線穩定劑)、抗氧化劑、防阻塞劑、阻燃劑、IR吸收劑或阻斷劑(例如，銦錫氧化物、氧化錫銻、六硼化鑭(LaB6)及氧化銫鎢)、處理助劑、流動性增強添加劑、潤滑劑、抗沖改性劑、成核劑、熱穩定劑、UV吸收劑、UV穩定劑、分散劑、表面活性劑、螯合劑、耦合劑、黏合劑、引發劑、補強添加劑及填充劑，以及為本領域的普通技術人員已知的其他添加劑。
在本發明的夾層的各種實施方式中，夾層可包含0 phr(每一百份樹脂中的份數)至約80 phr、約10 phr至約75 phr、約15 phr至約60 phr、約25 phr至約50 phr、約15 phr至約50 phr、約10 phr至約40 phr、約15 phr至約40 phr、約25 phr至約38 phr、約29 phr至約32 phr，及約30 phr傳統增塑劑。當然，其他適合於特定應用的數量也可使用。
在一些實施方式中，傳統增塑劑具有少於20個碳原子、少於15個碳原子、少於12個碳原子，或少於10個碳原子的碳氫化合物片段。用於這些夾層的合適的傳統增塑劑包括多元酸或多元醇的酯及其他。合適的增塑劑包括(例如)三甘醇二異辛酸酯(「3GEH」)、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯、癸二酸二丁酯及上述物的混合物。更佳的增塑劑為 3GEH。
如本文所用的，夾層中增塑劑或任何其他成分的量可按每一百份樹脂中的份數(phr)測量(基於單位重量)。例如，如果將30克的增塑劑添加至100克的聚合物樹脂，則所得增塑聚合物的增塑劑含量將為30 phr。如本文所用的，當給定夾層的增塑劑含量時，結合用於生產夾層的熔化狀態的增塑劑的phr決定增塑劑含量。
增塑劑藉由將自身嵌入於各聚合物鏈之間、將各聚合物鏈隔開(增大「自由體積」)、因此顯著地降低聚合物樹脂的玻璃化轉變溫度(Tg)(通常，降低0.5℃/phr-4℃/phr)、使材料變得更軟，來進行工作。在這點上，可調節夾層中增塑劑的量，以影響玻璃化轉變溫度(Tg)。玻璃化轉變溫度(Tg)為使夾層從玻璃狀態轉變到彈性狀態的溫度。通常，較高的增塑劑添加量將產生降低的Tg。傳統地，先前使用的夾層通常具有約0℃(針對聲學(降低雜訊)夾層)至約45℃(針對颶風夾層應用及飛機夾層應用)的Tg範圍。令人驚訝地，在單獨添加環氧化植物油或如下文所述添加環氧化植物油以與傳統增塑劑組合的情況下，本發明的夾層即使在傳統增塑劑與環氧化植物油的高得多的組合總量下，也能夠維持與先前使用的傳統夾層大致相同的玻璃化轉變溫度，即，0℃至45℃。針對某些實施方式(例如，包含與傳統增塑劑組合的環氧化植物油的某些單層夾層)的特別較佳的Tg範圍為約30℃至約35℃。
夾層的玻璃化轉變溫度還與夾層的堅硬度相關聯--玻璃化轉變溫度越高，夾層越堅硬。通常，具有30℃或30℃以上玻璃化轉變溫度的夾層可增加擋風強度及扭轉剛性。另一方面，軟夾層(通常，特徵在於具有低於30℃玻璃化轉變溫度的夾層)有助於實現減弱聲音作用(即，聲學特徵)。本發明的夾層具有約30℃或30℃以上、約35℃或35℃以上、約10℃或10℃以下及約4℃或4℃以下的玻璃化轉變溫度。本發明的多層的夾層藉由使用層壓有較軟核心層的較硬或較堅硬的表層(例如，堅硬//軟//堅硬)及層壓有較堅硬核心層的較軟表層(例如，軟//堅硬//軟)，來組合這兩個有利的特性(即，強度特性及聲學特性)。在各種實施方式中，多層的夾層通常包含具有約25℃至約40℃、約20℃至約35℃、約25℃或約25℃以上、約30℃或約30℃以上，及約35℃或約35℃以上玻璃化轉變溫度的表層及約39℃或約39℃以上、約35℃或約35℃以上、約35℃或約35℃以下、約10℃或約10℃以下，及約4℃或約4℃以下的一或更多核心層。例如，以下為一些較佳的多層的配置：(Tg>25℃)//(Tg<10℃)//(Tg>25℃)；(25℃<Tg<40℃)//(Tg<10℃)//(25℃<Tg<40℃)；(Tg<35℃)//(Tg>35℃)//(Tg<35℃)；及(20℃<Tg<35℃)//(Tg>35℃)//(20℃<Tg<35℃)。
這些配置僅僅為示範性的而絕不是意味著限於本揭示案所涵蓋的多層的配置類型。
另外，設想在於，可藉由為本領域的普通技術人員已知的生產聚合物夾層片材的任何合適的製程，生產本文所述的聚合物夾層片材，該聚合物夾層片材能夠用於多層面板(諸如，玻璃層壓製件或光電模組或太陽能面板)。例如，設想在於，可經由溶液澆鑄、壓縮模塑、注射成型、熔化擠壓、熔化吹製或任何其他為本領域的普通技術人員已知的用於生產及製造聚合物夾層片材的程式，形成聚合物夾層片材。此外，在使用多個聚合物夾層的實施方式中，設想在於，可經由共同擠壓、吹製薄膜、浸塗、浸液塗漆、葉片、攪拌器、氣刀、印刷、粉末塗敷、噴塗或為本領域的普通技術人員已知的其他製程，形成這些多個聚合物夾層。雖然可涵蓋為本領域的普通技術人員已知的用於生產聚合物夾層片材的所有方法以作為用於生產本文所述的聚合物夾層片材的可能方法，但是本申請案將集中於經由擠壓及共同擠壓製程生產聚合物夾層片材。使用本領域已知的製程形成本發明的最終多層玻璃面板層壓製件及光電模組。
通常，從某種最基本的意義上來說，擠壓為用於製造固定橫截面輪廓的物件的製程。藉由推或抽材料以穿過最終產品所要橫截面的模具，來完成此舉。
通常，在擠壓製程中，將熱塑性樹脂及增塑劑(包括以 上所述的那些樹脂及增塑劑中的任何樹脂及增塑劑)預混合且進料至擠壓機裝置。通常使用諸如著色劑及UV抑制劑(呈液體、粉末或丸粒形式)的添加劑，且可在進入擠壓機裝置之前將該添加劑混入熱塑性樹脂或增塑劑中。將這些添加劑摻入熱塑性聚合物樹脂中，且藉由延伸合成的聚合物夾層片材，以增強聚合物夾層片材的某些特性及聚合物夾層片材在最終多層玻璃面板產品(或光電模組)中的效能。
在擠壓機裝置中，進一步混合且熔化熱塑性原材料及增塑劑(包括那些樹脂、傳統增塑劑、環氧化植物油及以上所述的其他添加劑中的任何物)的微粒，從而產生溫度及成分通常為均勻的熔化物。一旦熔化物到達擠壓機裝置的末端，則將熔化物推入擠壓機模具中。擠壓機模具為熱塑性擠壓製程的部件，該熱塑性擠壓製程給予最終聚合物夾層片材產品的輪廓。通常，設計模具，以便熔化物從來自模具的圓柱形輪廓均勻地流動且成為產品的最終輪廓形狀。只要呈現連續的輪廓，則可藉由模具賦予目標聚合物夾層片材複數種形狀。
值得注意地，為了達成此應用的目的，處於擠壓模具使熔體形成連續的輪廓後的狀態下的聚合物夾層將稱為「聚合物熔化片材」。在製程中的此階段，擠壓模具已賦予熱塑性樹脂特定的輪廓形狀，因此製造聚合物熔化片材。聚合物熔化片材始終為高度黏稠的且處於普通熔化狀態。在聚合物熔化片材中，熔化物還沒有冷卻至片材通常被完全「凝固」的 溫度。因此，在聚合物熔化片材離開擠壓模具之後，目前採用的熱塑性擠壓製程中的下一個步驟通常為用冷卻裝置冷卻聚合物熔化片材。用於先前所採用的製程中的冷卻裝置包括但不限於噴射嘴、風扇、冷卻槽及冷卻輥。冷卻步驟起作用，以使聚合物熔化片材凝固成為不熔化的冷卻溫度下通常為均勻的聚合物夾層片材。與聚合物熔化片材相反，此聚合物夾層片材並不處於熔化狀態且並不是高度黏稠的。相反，此聚合物夾層片材為凝固最終形成的冷卻聚合物夾層片材產品。為了達成此應用的目的，此凝固且冷卻的聚合物夾層將稱為「聚合物夾層片材」。
在擠壓製程的一些實施方式中，可使用共同擠壓製程。共同擠壓為藉此同時擠壓多個層的聚合物材料的製程。通常，此類型的擠壓使用兩個或兩個以上擠壓機熔化且傳送穩定體積通過量的具有不同黏度或其他特性的不同熱塑性熔化物穿過共同擠壓模具成為所要的最終形式。通常可藉由調節熔化物穿過擠壓模具的相對速度且可由處理每一個熔化熱塑性樹脂材料的個別擠壓機的大小，控制在共同擠壓製程中離開擠壓模具的多個聚合物層的厚度。
通常，聚合物夾層片材的厚度或規格將處於約15 mils至60 mils、約20 mils至約50 mils及約15 mils至約30 mils的範圍內(其中多層的夾層的表層及核心層具有約2 mils至約28 mils的厚度)。然而，當夾層與呈波浪形或變彎曲的基板結合使用時，通常採用此範圍中較厚端(例如，30 mil、 45 mil及60 mil)的夾層，視基板的翹曲而定。如下文更全面論述的，描述於本發明中使用傳統增塑劑與環氧化植物油的組合的配方有利地改進了流動性，諸如當層壓製件經熱壓處理時，並沒有犧牲其他特性，進而允許使用較薄夾層；例如，在退火層壓玻璃或任何其他具有不匹配玻璃對的層壓製件中，22 mil夾層可替換30 mil傳統夾層且33 mil夾層可替換45 mil傳統夾層。因此，可降低製造及生產的成本。
環氧化植物油被稱為用於聚(氯乙烯)(「PVC」)的常見類別的添加劑，以特別地用作增塑劑及穩定劑。在處理PVC期間，氯化物與氫反應形成鹽酸(「HCl」)。HCl可為最終PVC的不希望的顏色特徵及不穩定性的來源。此外，環氧化植物油起除酸劑的作用以中和HCl。為此，該環氧化植物油還被稱為熱穩定劑。然而，實際上並不存在(且事實上並不提倡)將環氧化植物油與PVB一起使用。一個原因在於，由於PVB中不存在氯化物，所以在處理PVB時不需要除酸劑。另外，鑒於環氧化植物油的大分子尺寸及分子結構，將環氧化植物油自身與標準的PVB樹脂一起使用並不會產生在諸如堅硬度、Tg、與玻璃的附著力等性質方面完全等效於傳統夾層的聚合物夾層。
然而，出乎意料地，現已發現環氧化植物油可成功地單獨用於或與傳統增塑劑組合，以用於增大PVB夾層的流動性，但不會消極地影響夾層的其他特性。如本文所用的，環氧化植物油代表實際油經環氧化的自然形式(或甘油三酸酯 形式)。將此舉與油的單烷基(例如，甲基、丙基或乙基)酯的環氧化作用對比，油的單烷基酯在本領域中通常還代表生物柴油。本發明的環氧化植物油包括但不限於大豆油、棕櫚油、橄欖油、玉米油、菜籽油、亞麻子油、菜子油、蓖麻油、椰子油、棉籽油、棕櫚仁油、米糠油、紅花油、芝麻油、葵花油、妥爾油及上述物的混合物。環氧化大豆油及環氧化亞麻子油為較佳的且易於從供應商購得，諸如King of Prussia,Pennsylvania的Arkema Inc.(Arkema)；Chicago,IL的Hallstar Co.(Hallster)；Cleveland,OH的Ferro Co.(Ferro)及Middlebury,CT的Chemtura,Corp.(Chemtura)。
另外，現已發現含鹽的原環氧化植物油(如該術語通常用於化學中且如本領域的普通技術人員所理解的)影響夾層的附著力，但是無鹽的環氧化植物油不會影響夾層的附著力。在這點上，可改變環氧化油中鹽的量，以控制附著力的所要量。因此，在一些實施方式中較佳環氧化植物油(尤其環氧化大豆油)實質上無鹽。這些實質上無鹽的環氧化植物油具有(例如)小於約8.9×10-6；小於約6.7×10-6；小於約8.5×10-8；小於約4.8×10-8；約4.8×10-8至約8.9×10-6；及約4.8×10-8至8.5×10-8的鹽值(按每克環氧化植物油摩爾鹼測量)。此類實質上無鹽的環氧化大豆油的實例包括Plasthall® ESO(可購自Hallstar)、Vikoflex® 7170(可購自Arkema)、Plas-Chek® ESO(可購自Ferro)及Drapex 6.8(可購自Chemtura)，其中Plas-Chek® ESO及Drapex 6.8 為尤其較佳的。
雖然較佳，但如本領域的普通技術人員將容易瞭解的，無鹽環氧化植物油絕不是必需的。事實上，本文中所揭示的夾層的一些實施方式包括含環氧化植物油的夾層，該環氧化植物油具有實質上較高水準的鹽。
將環氧化植物油摻入至PVB夾層中以賦予夾層所要特性的方法並不是很重要。較佳地，將環氧化植物油(單獨或與傳統增塑劑組合)添加至熔化物中且進行擠壓。當夾層包含環氧化植物油及傳統增塑劑兩者時，該組合在本文中稱為混合物。以足以提供夾層的流動性、玻璃化轉變溫度、清晰度及附著力的所要效能的濃度，將環氧化植物油及傳統增塑劑混合物提供於熔化物中。對具有組合傳統增塑劑及環氧化植物油混合物的夾層來說，以約1 phr至約100 phr、約5 phr至約90 phr；約1 phr至約25 phr；約5 phr至約25 phr；約5 phr至約20 phr；及約8 phr至約15 phr的環氧化植物油濃度，將環氧化植物油摻入以上所述具有傳統增塑劑的熔化物中。在各種實施方式中，混合物可包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約15份至約40份傳統增塑劑及每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂至少約1份環氧化植物油。在其他實施方式中，混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約25份至約38份傳統增塑劑及每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約8份至約15份環氧化植物油。
在包含(例如)表層及核心層的多層的夾層中，表層及核心層可包含與傳統增塑劑組合的環氧化植物油，或包含單獨的環氧化植物油。對具有組合傳統增塑劑及環氧化植物油的多層的夾層來說，以以上所述的濃度，將環氧化植物油摻入具有傳統增塑劑的表層或核心層的熔化物中。對單獨具有環氧化植物油的多層的夾層來說，一或更多核心層可包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約60份至約100份或2份至20份環氧化植物油，其中一或更多表層的環氧化植物油含量可改變。
在這些實施方式中的任何實施方式中，傳統增塑劑及環氧化植物油可為以上所述那些中的任何。在較佳實施方式中，環氧化植物油為環氧化大豆油或環氧化亞麻子油，而增塑劑為三甘醇二異辛酸酯(「3GEH」)。
如上所示，本發明的夾層可用作單層片材或多層片材。在各種實施方式中，可將本發明的夾層(為單層片材或為多層片材)摻入多層面板中。
如本文所用的，多層面板可包含單個基板，諸如玻璃、丙烯酸樹脂或聚碳酸酯，其中聚合物夾層片材設置於該單個基板上，且最普遍地，聚合物薄膜進一步設置於聚合物夾層上。聚合物夾層片材及聚合物薄膜的組合在本領域中通常是指雙層。具有雙層構造的典型多層面板為：(玻璃)//(聚合物夾層片材)//(聚合物薄膜)，其中如上所示聚合物夾 層片材可包含多個夾層，且其中該夾層中的至少一個夾層包含單獨的環氧化植物油或具有傳統增塑劑的環氧化植物油。聚合物薄膜提供平滑的、薄的、剛性的基板，該基板提供比通常用單獨的聚合物夾層片材獲得的基板更好的光學特性，且該基板起效能增強層的作用。如本文所用，聚合物薄膜不同於聚合物夾層片材，原因在於聚合物薄膜自身並不提供必需的耐穿透性及玻璃維持特性，而提供效能改進，諸如紅外線吸收特徵。聚(對苯二甲酸亞乙酯)(「PET」)為最常使用的聚合物薄膜。
此外，多層面板可為本領域通常認為是太陽能面板的物體，其中面板進一步包含光電池，如本領域的普通技術人員對該術語所理解的，多層面板由一或更多聚合物夾層密封。在此類情況中，夾層通常層壓於光電池之上，其中構造諸如：(玻璃)//(聚合物夾層)//(光電池)//(聚合物夾層)//(玻璃或聚合物薄膜)。
本發明的夾層將最普遍地用於多層面板中，該多層面板包含兩個基板(較佳地為一對玻璃片材)，其中夾層設置於兩個基板之間。此類構造的實例將為：(玻璃)//(聚合物夾層片材)//(玻璃)，其中如上所示聚合物夾層片材可包含多層的夾層，且其中該等夾層中的至少一個夾層包含環氧化植物油。多層面板的這些實例絕不是限制性的，如本領域的普通技術人員將容易認識到的，除以上所述那些構造之外的許多構造可用於本發明的夾層中。
典型的玻璃層壓製程包含以下步驟：(1)裝配兩個基板(例如，玻璃)及夾層；(2)經由IR輻射或傳送性構件將組件加熱較短時段；(3)使組件穿入壓力軋輥中，以進行第一次排氣；(4)第二次將組件加熱至約70℃至約120℃，以給予組件足以密封夾層邊緣的臨時附著力；(5)使組件穿入第二壓力軋輥，以進一步密封夾層邊緣且允許進行進一步處理；及(6)在135℃至150℃的溫度及150 psig至200 psig的壓力下，將組件高壓處理約30分鐘至90分鐘。
為本領域已知且在商業上實施的用於為夾層玻璃介面除氣(步驟2-5)的其他構件包括真空袋及真空環製程，其中真空用於去除空氣。
由於流動性增大，本發明的夾層可對變彎曲的玻璃基板及其他具有缺陷的玻璃(包括但不限於鋼化玻璃或退火玻璃、熱強化玻璃及化學強化玻璃)尤其有用。此類變彎曲的玻璃基板可與退火(或平坦)玻璃對比。翹曲為許多材料(包括玻璃)中可出現的變形形式，且翹曲通常是由不均勻的內部應力或外部應力產生的。例如，如圖1中基板(10)所示的，進行強化或鋼化玻璃的製程在退火玻璃中產生了一些變形及滾動波形，從而使退火玻璃不如退火玻璃平坦。當裝配退火玻璃的兩個片材時，在基板自身之間及在基板與夾層之間會產生間隙。因此，在過去較厚夾層通常用於將變彎曲的玻璃充分地連接至夾層。隨著本夾層(11)的流動性增大，如圖1中所示，夾層(11)能夠適應變彎曲的基板(10)的變形及波 形。因此，較薄夾層可與變彎曲的基板一起使用，同時仍然維持優良的結合，而不犧牲夾層的其他重要的特性及特徵。
雖然以上所述的實施方式代表對變彎曲的玻璃基板尤其有用的夾層，但本領域的普通技術人員將理解：在流動性可能很重要的任何時候夾層將尤其有用，包括(例如)在不匹配的玻璃及光電應用中(其中需要電部件上的流動)。
為了幫助理解本發明的夾層，對有關聚合物夾層片材及配方的特性及特徵的理解也很有用，藉此可測量聚合物夾層片材的這些特性及特徵。「流動性」(如在本文中所使用的該術語)在將某點負載壓力(即，4.5 psi)沿厚度方向施加到樣品表面上且以10℃/min加熱速度將樣品從40℃加熱至135℃時，測量為變形(根據標準夾層較厚0.76 mm使樣品厚度減小標準化)。流動性通常藉由熱機械分析設備測量為DF135。例如，0.242 mm的流動性意味著具有0.76 mm厚度的夾層將在上述測試下沿厚度方向變形0.242 mm。本揭示案的夾層具有大於約0.20 mm、大於約0.22 mm、大於約0.23 mm、大於約0.24 mm及約0.22 mm至約0.24 mm的流動性。
滲出是用於測量增塑劑與相關聚合物樹脂的相容性的參數。相容性是增塑劑與聚合物樹脂形成均一系的能力。當在輾輪式混合器中或在擠壓機中混合增塑劑與聚合物時，增塑劑由於機械能所致分散於聚合物中。為了測量滲出，在給定相對濕度及恒定溫度下儲存及調節片材樣品，且針對滲油信 號定期檢查片材樣品。在測試結束時，去除片材上的表面油，隨後，將片材稱量。如果樣品重量在測試之前及在測試之後相同，則沒有出現滲出。
用於描述本文中所揭示的聚合物夾層的另一個參數是清晰度，藉由測量霧度值或百分比決定該清晰度。通過材料的薄膜或片材後的分散光可在穿過材料觀察物件時產生朦朧的或煙霧彌漫的區域。因此，霧度值為經樣品分散的光與入射光對比的定量。用混濁度測量儀(諸如，可購自Hunter Associates(Reston,VA)的型號D25)且根據使用光源C的ATSM D1003-61(1977年再頒佈)程式A，在2度的觀察角度下，執行百分比霧度的測試。本發明的夾層具有小於約5%、約3%、約2%、約1%及小於約1%的百分比霧度。
玻璃化轉變溫度還用於描述本發明的聚合物夾層。由動態機械熱分析(dynamical mechanical thermal analysis；DMTA)決定玻璃化轉變溫度(Tg)。DMTA測量儲存(彈性)模數(G’)(帕斯卡)、損耗(黏稠)模數(G”)(帕斯卡)、在給定頻率下作為溫度函數的樣本的損耗(阻尼)因素(LF)[tan(△)]，及溫度掃描速度。在本文中使用了1Hz的頻率及3℃/min的溫度掃描速度。隨後，由溫度比例(℃)上損耗因素尖峰的位置決定Tg。
用於描述本文中所揭示的聚合物夾層的另一個參數為堆疊黏附剝離力，或在兩個聚合物夾層已堆疊於彼此之上之 後，將一個聚合物夾層從另一個聚合物夾層剝離所需力的量。堆疊黏附剝離力為用於預測在模擬的一般客戶操作狀況下當聚合物夾層堆疊時聚合物夾層的阻塞出現或堆疊黏附程度的量度。
通常，按以下所述決定揭示夾層的堆疊黏附剝離力。首先，在某一溫度下調節片材長達某一段時間，以達到目標濕氣水準。例如，在約37.2℃下調節(通常在受控環境中，諸如恒定溫度及濕度(RH)腔室)聚合物夾層長達約四個(4)小時，以達到約0.40%的目標濕氣水準。在調節之後，將聚合物夾層切割成為尺寸相同的樣品，隨後將該樣品裝配成對，其中每一對樣品由聚乙烯片材分離開來。隨後，將對放置於彼此之上以模擬堆疊。通常，最少八(8)對及最多十四(14)對用於測試中。當完成堆疊時，基板蓋(設想任何可能的基板)將放置於堆疊的頂部上，且重量將放置於基板蓋的頂部上以賦予堆疊額外的向下壓力。將堆疊保持於這些狀態下長達一段固定時間。在一個實施方式中，將堆疊保持於這些狀態下長達約二十四(24)小時。隨後，將每一個片材對與堆疊分離開來，且使每一個片材對進入室溫狀態。在下一個步驟中，用剝離測試器(每分鐘12.7 cm的十字頭速度)使經分離的成對片材中的每一對片材彼此「剝離」，該剝離測試器經配置為以90度角度將夾層剝離掉。隨後，藉由將測量力除以夾層測試帶的寬度來測量分離片材所需要的力(為樣品的平均堆疊黏附剝離力)，且以單位每吋磅(「PLI」)表達該 力。
打擊附著力為用於描述本文中所揭示的聚合物夾層的另一個參數。打擊附著力測試(Pummel Adhesion Test)廣泛地用於全世界，且30多年以來打擊附著力測試已成為標準的Solutia程式。該測試測量層壓結構中玻璃與夾層的附著力水準。夾層與玻璃的附著力對玻璃夾層結構的抗撞擊性及長期穩定性具有很大作用。在此測試中，將層壓製件冷卻至0℉，且用1 lb.錘子以45度角度手動打擊於鋼板上。隨後，允許樣品回到室溫，隨後，去除所有未附著於夾層的破碎玻璃。可將附著於夾層的剩餘玻璃量與一組標準進行視覺上比較。標準對應於比例，其中不同程度的玻璃依舊附著於夾層。例如，在零打擊標準下，實質上沒有玻璃還附著於夾層。另一方面，在十打擊標準下，實質上100%的玻璃依舊附著於夾層。對相似樣本來說，將打擊值分組且平均化。報導值表述了該組的平均打擊值及個別表面的打擊附著力等級的最大範圍。本發明的夾層具有大於4、大於6及大於8的打擊附著力等級。
將要測量的最後參數為包含本文中所揭示的夾層的光電模組的電功率輸出。電功率輸出在Spi-Sun模擬器4600SLP上測量為最大功率輸出(Pmax)(瓦特)。在零時測量光電模組的Pmax，且還在模組暴露於濕熱環境時隨時間測量光電模組的Pmax。對後者來說，將模組放置於設置為85℃及85%相對濕度的環境腔室中，且約一周去除模組一次，冷卻至25℃， 隨後測試Pmax。
實例
藉由與包含38 phr三甘醇二-(2-己酸乙酯)(「3GEH」)的標準現有技術傳統夾層(指定為「傳統夾層」且如下文表1中圖示為CI 1及CI 2)比較，可最容易地瞭解當前揭示的夾層(指定為「揭示夾層」且如下文表1中圖示為DI 1-4)的流動性改進。另外，針對滲出、清晰度、黏附及打擊附著力、流動性，及具有揭示夾層的PV模組的電功率輸出，測試示範性揭示夾層，以證實那些其他特徵並沒有受不利影響。這些實例證實夾層的增大流動性，以及其他有利的品質。揭示夾層還維持其他重要的特性，包括不滲出、最佳清晰度、低堆疊黏附、高打擊附著力及高電輸出。
藉由混合及熔化擠壓100份聚乙烯醇縮丁醛樹脂及其他常見添加劑(抗阻塞劑之外的添加劑)的混合物，生產示範性夾層，該聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有18.7重量百分比殘餘羥基及2%的乙酸乙烯酯殘餘物及各種量的3GEH、環氧化大豆油(「ESO」)及抗阻塞劑(如以下表1中所示)。將所有夾層片材調節為約0.4 wt%的濕氣含量。
實例1
表2證實：與傳統夾層相比，傳統增塑劑與環氧化大豆油的組合始終增大夾層的流動性而不降低Tg。如以上所證實的，較高流動性夾層可以對(例如)退火玻璃或不匹配玻璃尤其有用，因為流動性的增大允許夾層填充間隙，該間隙為在裝配兩個基板時所固有的。同樣重要的是，較高流動性夾層的Tg與傳統夾層的Tg維持在相同水準，以便可維持夾層 的機械強度以供等效夾層處理。另外，在一定量的傳統增塑劑與一定量的環氧化大豆油適當組合的情況下，夾層不會出現滲出。
另外，表2證實環氧化大豆油與相關PVB樹脂令人驚訝的相容性。如上所示，由於PVB及PVC的不同特徵及特性，本領域的普通技術人員可預先推測：環氧化大豆油與PVB不相容。然而，現已發現，當環氧化植物油(處於揭示範圍中)與傳統增塑劑組合時，環氧化植物油可與一定組合範圍中的PVB樹脂相容。當然，如本領域的普通技術人員很瞭解的，如果將過量環氧化植物油添加至PVB樹脂中，則將會出現滲出。
實例2
表3示出霧度或光學清晰度測試結果。此表證實：具有環氧化大豆油的層壓製件維持著非常低的霧度水準。事實 上，含有已添加環氧化大豆油的聚合物夾層的層壓製件的清晰度(霧度水準)可與傳統夾層的清晰度或霧度水準相比較。
實例3
表4示出堆疊黏附剝離力測試的結果。在此測試中，堆疊在69000 Pa的壓力下在40℃下保持為24 hrs。示於表4中的結果證實：在與傳統夾層相比，隨著環氧化大豆油的添加堆疊黏附剝離力有利地下降了。
實例4
表5示出打擊附著力測試的結果。此表證實：含有已添加環氧化大豆油的聚合物夾層的層壓製件的打擊附著力可與傳統夾層的打擊附著力相比較。
實例5
使用樣品DI 3層壓光電模組，其中樣品CI 1(如表1中所描述的)作為對照。模組包含3 mm玻璃及具有標準標記線的5吋×5吋晶體PV電池。在165℃下在Nisshinbo 1522N真空層壓機上執行層壓，其中4分鐘為真空時間且7分鐘為擠壓時間。隨後，將層壓PV模組(同時仍然處於壓力下)冷卻至120℃。兩個模組的標準測試表明：含有揭示夾層的PV模組以及含有傳統夾層的PV模組沒有收縮或鼓泡問題，但是揭示夾層(22 mils)比傳統夾層(30 mils)在厚度上薄約27%。
隨後，根據上述測試，針對最大電功率輸出，測試層壓PV模組。此測試的結果圖示於以下表6中。
表6
表6證實：具有已添加環氧化大豆油的聚合物夾層的層壓模組的最大功率輸出Pmax可與具有傳統夾層的層壓模組的最大功率輸出Pmax相比較。
實例6
藉由首先製造個別層(表層及核心層)，然後將該等個別層層壓在一起以形成夾層，來製備示範性多層的夾層(指定為「多層的夾層」且如下文表7中圖示為MLI 5-7)。藉由混合及熔化擠壓100份聚乙烯醇縮丁醛樹脂及其他常見添加劑的混合物，生產表層，該聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有17.7重量百分比至18.7重量百分比殘餘羥基及以約45 phr及約40 phr的量添加的環氧化大豆油(「ESO」)(如以下表7 中所示)。以約7 mils及約20 mils的厚度生產表層。藉由混合及熔化擠壓100份聚乙烯醇縮丁醛樹脂及其他常見添加劑的混合物，生產核心層，該聚乙烯醇縮丁醛樹脂具有9.2重量百分比殘餘羥基及以約90 phr的量添加的環氧化大豆油(「ESO」)(如以下表7中所示)。以約10 mils及約20 mils的厚度生產核心層。將所有表層及核心層調節為約0.4 wt%的濕氣含量。隨後，將表層與相應的核心層層壓在一起(雖然層可替代地經共同擠壓)。在以下表7中的實例中，對每一個相應的多層的夾層來說，表層的組合物及厚度均相同。然而，具有相同組合物的表層絕不是必需的。
表7圖示由PVB樹脂組成的多層的夾層實例的配置，該PVB樹脂分別在表層1及3以及核心層2中具有不同重量百分比的殘餘羥基及不同含量的ESO。如表7中所示，此類多層的夾層具有兩個Tg，一個針對表層而另一個針對核心層。通常，具有非常低的Tg的夾層(諸如，MLI 5-7中的核心層)可提供所要的雜訊減少，但是該夾層將為非常黏且軟的並且難以處理，並且該夾層將不會具有較好的抗撞擊性。另一方面，具有標準Tg的夾層(諸如，MLI 5-7中的表層)提供較好的抗撞擊性且處理起來沒有問題(即，不會阻塞)，但該夾層沒有提供所要的雜訊降低效能。然而，表7中的多層的夾層將雜訊降低及抗撞擊性這兩個所要屬性(即，雜訊降低(由具有非常低Tg的核心層所致)以及較好的處理及抗撞擊性效能(由具有較高Tg的表層所致)的組合效能)提供於一個多層的夾層中，該多層的夾層易於處理且不受阻塞。
總之，包含本文所述的環氧化植物油的夾層具有許多優於先前技術中所使用的傳統夾層的優點。通常，單獨使用環氧化植物油或與傳統增塑劑組合使用將導致用於製造多層玻璃面板的處理及原材料成本降低以及效率及總輸出增大。除了這些益處之外，與先前技術中所使用的聚合物夾層相比較，如本文所述包含環氧化植物油的聚合物夾層具有增大的流動性，而不犧牲在流動性增大的情況下本領域的普通技術人員將期待的其他特性。對熟習此項技術者而言，其他 優點將容易地顯而易見。
雖然已結合某些實施方式(包括那些當前認為為較佳的實施方式)的描述揭示了本發明，但是詳細說明旨在為說明性的而不應該理解為限制本發明的範圍。如本領域的普通技術人員將理解的，本發明涵蓋除本文中已詳細描述的那些實施方式之外的實施方式。在不脫離本發明的範圍及精神的情況下，可對該實施方式進行修改及改變。
將進一步瞭解：在相容的情況下，針對本發明的任何單個部件所給定的任何範圍、值或特徵可以與針對本揭示案的任何其他部件所給定的任何範圍、值或特徵互換地使用，以形成每一個部件具有定義值的實施方式，如本文各處所給定的。例如，在合適的情況下，夾層可形成為除了包含所給定的任何範圍的增塑劑之外且除了包含所給定的任何範圍的環氧化植物油之外，還包含具有所給定的任何範圍的殘餘羥基含量的聚乙烯醇縮丁醛，以形成屬於本發明範圍內的許多排列，但列出該排列將較為麻煩。此外，針對某一種類或某一範疇(諸如，環氧化植物油)提供的範圍還可以應用於種類之內的物種或該範疇的成員(諸如，環氧化大豆油)，除非另作說明。
10‧‧‧基板
11‧‧‧夾層
圖1圖示放置於兩個彎曲的基板之間以形成多層玻璃面板的包含環氧化植物油的夾層的一個實施方式。
10‧‧‧基板
11‧‧‧夾層

Claims (22)

  1. 一種高流動性夾層，該高流動性夾層包含：聚乙烯醇縮丁醛樹脂；及一混合物，該混合物包含：至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯；及環氧化植物油；其中該夾層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約15份至約100份混合物。
  2. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約10份至約75份增塑劑，該增塑劑選自該群組。
  3. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約25份至約50份增塑劑，該 增塑劑選自該群組。
  4. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約5份至約90份環氧化植物油。
  5. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約5份至約25份環氧化植物油。
  6. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該環氧化植物油選自由以下組成的群組：環氧化大豆油及環氧化亞麻子油。
  7. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該環氧化植物油是環氧化大豆油。
  8. 如請求項1所述的高流動性夾層，其中該夾層是一多層的夾層。
  9. 一種多層面板，該面板包含：至少一個剛性基板；及一高流動性夾層，該高流動性夾層包含：聚乙烯醇縮丁醛樹脂；及一混合物，該混合物包含：至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯；及環氧化植物油；其中該夾層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約15份至約100份混合物。
  10. 如請求項9所述的多層面板，其中該混合物包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛樹脂約5份至約90份環氧化植物油。
  11. 如請求項9所述的多層面板，其中該環氧化植物油選自由以下組成的群組：環氧化大豆油及環氧化亞麻子油。
  12. 如請求項9所述的多層面板，其中該面板進一步包含一光電池，其中該高流動性夾層密封該光電池。
  13. 一種夾層，該夾層包含：一聚乙烯醇縮丁醛層，該聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛約60份至約100份環氧化植物油，且該聚乙烯醇縮丁醛層具有約10℃或約10℃以下的一玻璃化轉變溫度。
  14. 如請求項13所述的夾層，其中該聚乙烯醇縮丁醛層具有約4℃或約4℃以下的一玻璃化轉變溫度。
  15. 如請求項13所述的夾層，該聚乙烯醇縮丁醛層進一步包含：至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸 酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯，其中該聚乙烯醇縮丁醛層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛中組合總量小於約100份的環氧化植物油及增塑劑。
  16. 如請求項13所述的夾層，其中該夾層是一多層的夾層。
  17. 如請求項13所述的夾層，該夾層進一步包含第二聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層，該第二聚乙烯醇縮丁醛層及該第三聚乙烯醇縮丁醛層具有約25℃至約40℃的玻璃化轉變溫度，其中該第一聚乙烯醇縮丁醛層設置於該第二聚乙烯醇縮丁醛層與該第三聚乙烯醇縮丁醛層之間。
  18. 一種夾層，該夾層包含：一聚乙烯醇縮丁醛層，該聚乙烯醇縮丁醛層包含每100份聚乙烯醇縮丁醛2份至20份環氧化植物油，且該聚乙烯醇縮丁醛層具有約35℃或約35℃以上的一玻璃化轉變溫度。
  19. 如請求項18所述的夾層，其中該聚乙烯醇縮丁醛層具有約39℃或約39℃以上的一玻璃化轉變溫度。
  20. 如請求項18所述的夾層，該聚乙烯醇縮丁醛層進一步包含：至少一種增塑劑，該增塑劑選自由以下組成的群組：三甘醇二異辛酸酯、三甘醇二(2-乙基丁酸酯)、三甘醇二庚酸酯、四甘醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬基酯及癸二酸二丁酯，其中該聚乙烯醇縮丁醛層包含每一百份聚乙烯醇縮丁醛中組合總量約50份或約50份以下的環氧化植物油及增塑劑。
  21. 如請求項18所述的夾層，其中該夾層是一多層的夾層。
  22. 如請求項18所述的夾層，該夾層進一步包含一第二 聚乙烯醇縮丁醛層及第三聚乙烯醇縮丁醛層，該第二聚乙烯醇縮丁醛層及該第三聚乙烯醇縮丁醛層具有約20℃至約35℃的玻璃化轉變溫度，其中該第一聚乙烯醇縮丁醛層設置於該第二聚乙烯醇縮丁醛層與該第三聚乙烯醇縮丁醛層之間。
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