TWI418455B - 射出成型之多層玻璃 - Google Patents

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Description

射出成型之多層玻璃
本發明係關於多層玻璃之領域，且具體言之，本發明係關於已習知地使用高壓釜疊層將聚合薄片及諸如玻璃之剛性層組合至層壓安全玻璃中的安全玻璃之領域。
安全玻璃係用於許多需要改良之抗衝擊性及玻璃保持性的玻璃應用中。安全玻璃用途之一顯著實例係作為機動車輛應用之擋風玻璃。
安全玻璃可以許多組態使用。通常，安全玻璃包含安置於兩個玻璃層之間的聚合夾層。該聚合夾層可為(例如)單片或多片。聚合材料通常為增塑之聚(乙烯丁醛)，其係用於在事故中吸收能量及保持碎裂之玻璃。
安全玻璃通常藉由最初在兩個玻璃片之間裝配聚合夾層薄片而製成。接著將總成饋入至脫氣烘箱中，其中施加熱及壓力以將夾層黏著或部分接合至玻璃。隨後將因此形成之預層合物置放於高壓釜中，其中施加溫度及壓力以便完成接合製程且產生光學透明、抗衝擊之安全玻璃。
雖然此習知層合技術係熟知且簡明的，但其充滿程序難點，該等程序難點係勞動密集的、耗時的且引起安全問題。舉例而言，在組件之初始裝配期間，夾層薄片通常大於邊界玻璃且通常經修整而與玻璃之邊緣齊平。此操作通常需要手工勞動，常常限制產量且引起安全問題。
此外，習知層合製程係能量密集且耗時的，兩個問題皆增加層合玻璃之成本及生產時間。舉例而言，三個主要步驟－－裝配、脫氣及熱壓處理－－各自需要大量時間，進而導致自開始至結束總計可易於達8小時的總製造過程。此外，諸如供應至脫氣製程之熱能的供應至一製程之許多能量通常未被載運至會需要額外熱能之隨後之熱壓處理步驟。
在歐洲專利申請案0908287(Komatsu)(亦見美國專利6,296,799、6,669,890及6,368,537)中揭示對習知層合技術中固有之限制的一種提議之解決方法，該專利申請案揭示將樹脂射出至玻璃插入物中，接著壓縮模穴。
此項技術中所需的係不需要大規模製造程序且允許多層玻璃迅速且低廉地形成的製造玻璃板及其他玻璃板之方法。
本發明係關於射出成型用於直接在兩個剛性基板之間形成聚合夾層的用途，該兩個剛性基板經定位以使得在射出熔融聚合材料之後且在冷卻之後，所得多層板充當可在任何適當習知安全玻璃應用中使用的安全板。本發明之方法使用相對較低分子量之聚合物、多個射出點、模具壓縮及/或加熱之基板以便促進聚合物射出至兩個玻璃基板之間通常在安全玻璃中所發現相對較窄之空間中。
本發明係關於使用射出成型來製造多層玻璃之方法。雖然本發明將為了方便起見而描述為具有兩個玻璃片(之間射出聚合物熔融物)之多層構造，但將明白且在下文中詳細描述在各種實施例中可使用其他剛性基板來替代玻璃。
本發明之多層玻璃板係使用射出成型技術而形成，射出成型技術使用以下各者中之一者、兩者或三者：相對較低分子量之聚合物、多個射出點及/或加熱之基板。
在本發明之各種實施例中，如下所述，多層玻璃板係藉由提供兩個玻璃層而形成，兩個玻璃層以既定距離定位以在兩層之間界定一空間。在一較佳實施例中，兩個玻璃層在射出成型模具內固持於適當位置。在大多數狀況下，將基於最終產品中之聚合物夾層之所要厚度而選擇空間之寬度；成品中之聚合物層之厚度將通常大致對應於在兩個玻璃層之間提供的空間之厚度(具有一些處理變化)。
可在聚合物射出之前使用任何適當構件將玻璃板固持於相對位置。舉例而言，真空可用於相抵各別半模來吸引玻璃片。在一替代實踐中，夾鉗可應用於固定玻璃片之外部邊緣。夾鉗可經設計有(例如)在夾鉗之分段中界定之間隙以允許聚合物進入夾持之多層玻璃中或穿出夾持之多層玻璃。在其他實例中，提供雙溝槽支撐邊緣件或框架，且兩個玻璃層各自定位於每一溝槽中，其中該等溝槽經形成以在玻璃層之間提供預定距離。可沿玻璃板之部分或整個周邊而提供夾鉗、導軌、框架及/或其他支撐組件。可包括適當孔及/或間隙以提供聚合物射出或流出或空氣流出。
在提供玻璃之後，玻璃板之形成之後係將聚合物熔融物(具有或不具有添加劑)射出至玻璃層之間的空間中。將熱塑性聚合物處理為熔融形式在此項技術中係熟知的。可藉由(例如)在將熔融物射出成型至空間中之前不久在熔融階段期間摻合組份或藉由饋入已摻合且此後擠壓成顆粒形式之粒化之聚合物而形成聚合物熔融物。在任一狀況下，熔融聚合物皆在高壓下被推入兩個玻璃板之間的空間中。
在一較佳實施例中，將玻璃片相抵兩個相反模具表面直接置放至射出成型機中。模具表面係以一種方式製造以便在後續高壓步驟期間均勻地支撐玻璃，以減少或消除玻璃破裂且均勻地將熱傳導至玻璃及自玻璃傳導熱。隨後以一般方式操作射出成型機，進而導致聚合物熔融物高壓射出至射出成型機內之玻璃層之間的空間中。
在本發明之一些實施例中，升高玻璃層中之一或兩者的溫度以確保在射出步驟期間的完全模具填充。在一實例中，可在裝載至模具中之前加熱玻璃。在一替代狀況下，可將玻璃裝載至模具中且隨後經由傳導而自模具或替代地自外部熱源加熱。可藉由使玻璃溫度與模具溫度匹配或藉由維持不同溫度來實踐本發明。在藉由維持不同溫度來實踐本發明之狀況下，可將玻璃加熱至模具之溫度以上，且在發生過度冷卻之前進行射出製程。當模具溫度與玻璃溫度不同時，兩者之間的溫差及跨越表面之溫度變化經控制以防止其超過玻璃將因熱衝擊而破裂之量值。
在本發明之一些實施例中，在射出聚合物熔融物之前，將玻璃溫度升高至至少80℃、100℃、150℃、200℃或250℃。在較佳實施例中，將玻璃之溫度升高至至少150℃或至少200℃，例如，自150℃至250℃或自175℃至225℃。在加熱至大於聚合物之固化點之高溫的玻璃片之間－－與射出成型之一般實踐相反，其中模具保持低於或接近射出聚合物之固化點的溫度－－射出本發明之聚(乙烯丁醛)、乙烯－乙酸乙烯酯共聚物、聚胺基甲酸酯聚合物熔融物，或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物導致在顯著降低之射出壓力下的更完全之模具填充。
在本發明之一些實施例中，將聚合物熔融物射出至圍繞兩個玻璃配置之周邊的至少兩個位置處，且在一些較佳實施例中，經由至少3個、4個、6個或10個位置來射出聚合物熔融物。在各種實施例中，射出澆口中之一者經形成以鄰接空間之一邊緣之一部分或空間之整個邊緣。舉例而言，對於擋風玻璃而言，澆口中之一者可經形成使得寬度等於在玻璃之間形成的空間之較長或較短尺寸。或者，可將一系列之澆口彼此鄰近置放以模仿具有用於射出之相連開口之大澆口。在此等實施例中，可使用至少20個或至少50個澆口。
在此等實施例中，射出位置可以大於1之任何適當數字變化且可彼此鄰近、彼此相反定位或可以任何適當圍繞層合結構之周邊的變化而分布以促進成功射出至空間之一個以上之面中，例如，射出至兩個或三個面中。
在附著噴嘴之後且一旦施加壓力，則聚合物熔融物被推入至兩個玻璃板之間的模穴中且熔融物在兩個或兩個以上前部行進穿過空間直至填充整個空間。在空間填滿之後，可冷卻模具以便在脫模之前冷卻該部件。視最終用途應用而定，可在脫模之後修除邊緣處之過量聚合物以精整該板。
在本發明之一些實施例中，本發明之聚合物具有促進熔融聚合物流動至玻璃層之間的空間中的相對較低分子量。在本發明之各種實施例中，聚合物具有10,000至150,000道爾頓或40,000至100,000道爾頓之分子量範圍。在本發明之較佳實施例中，聚合物具有小於150,000道爾頓、小於100,000道爾頓或小於70,000道爾頓之分子量範圍。如本文中所使用，聚合物之分子量範圍意謂至少80%之分子落在所述範圍內。舉例而言，具有40,000至100,000之分子量之聚合物有至少80%之其聚合物在規定範圍內。
在本發明之各種實施例中，組合了上述特徵中之兩者或三者－－升高之基板溫度、較低分子量之聚合物及多點射出。因此，組合包括升高之基板溫度及較低分子量之聚合物、升高之玻璃溫度及多點射出、較低分子量之聚合物及多點射出，以及全部三者一起之組合。
根據本發明之一較佳方法為一起使用全部三個特徵。10,000至125,000道爾頓之較低分子量之調配物、被推壓穿過在該部件之至少兩個相反面上的2至6個澆口且在加熱至100℃至250℃之玻璃之間射出的程序係最佳的。
在另一較佳實施例中，10,000至125,000道爾頓之較低分子量之調配物被推壓穿過單一澆口且在加熱至100℃至250℃之玻璃之間射出。
在又一較佳實施例中，10,000至125,000道爾頓之較低分子量之調配物被推壓穿過在該部件之至少兩個相反面上的2至6個澆口且在具有20℃至80℃之溫度的玻璃之間射出。
在另一較佳實施例中，10,000至125,000道爾頓之較低分子量之調配物被推壓穿過單一澆口且在具有20℃至80℃之溫度的玻璃之間射出。
在另一較佳實施例中，標準、市售的150,000至300,000道爾頓之分子量之調配物被推壓穿過在至少兩個相反面上的2至6個澆口且在加熱至100℃至250℃之玻璃之間射出
在又一較佳實施例中，70,000至250,000道爾頓之分子量之調配物被推壓穿過在該部件之至少兩個相反面上的2至6個澆口且在加熱至100℃至250℃之玻璃之間射出。
在一較佳實施例中，將玻璃裝載至一敞開鑄模具中且加熱至200℃。接著完全關閉模具，使得玻璃層以大致等於完工部件中之所要夾層厚度的距離分離。將由具有在40,000至100,000道爾頓範圍內之分子量的分子摻合物組成的低分子量調配物饋入至射出成型單元之增塑螺桿中。此調配物在螺桿中熔融且經由兩個射出口射出至模穴中。該等口彼此對立定位並沿待層合之部件之兩個長邊緣而居中。在模穴填滿之後，冷卻模具以固化熔融物，且隨後排出部件。
用於使熔融聚合物射出成型或用於使粒化聚合物熔融並接著使熔融物射出成型之設備在此項技術中係熟知的(Injection Molding Handbook，第3版，Dominick V Rosato、Donald V.Rosato、Marlene G.Rosato，Kluwer Academic publishers，2000年，ISBN 0－7923－8619－1)。在一實施例中，螺桿型擠壓機係用於使聚合物熔融、產生壓力且將熔融物饋入至一在壓力下將熔融物引導至玻璃板之間的空間中的噴嘴、澆道及澆口系統中。當然，可使用對聚合物熔融物加壓之其他設備。舉例而言，對於藉由在射出之前不久熔融摻合各種組份(樹脂、增塑劑、添加劑、附加劑)來形成聚合物熔融物之實施例而言，所得熔融物可在無需習知漏斗/片狀器件/螺桿設備的情況下加壓且射出至空間中。
在射出成型中通常涉及之概念為流徑厚度比、或熔融物必須行進以填充模具之總距離與模具厚度之比。最大流徑厚度比因此通常係描述對於既定間隙在最佳操作條件下可射出既定聚合物之最大距離。最常用之熱塑性聚合物通常係在100：1之比(對於具有較低流動特性之材料)至300：1之比(對於具有較高流動特性之材料)的範圍內。在一較佳實施例中，本發明可藉由範圍在200：1至多1250：1之流動路徑比而熔融射出至模穴中製造含有增塑聚(乙烯丁醛)之層合玻璃。對於平均大小之汽車部件(諸如，在該等實例中描述的750 mm×1250 mm之部件)，本發明可製造具有範圍在0.3 mm至多約2 mm之聚合夾層厚度的此等部件。
可使用任何適當射出壓力，且在本發明之各種實施例中，使用小於1.7×108 帕、1.4×108 帕、0.85×108 帕或0.3×108 帕之射出壓力。
玻璃片之間的空間可為任何適當厚度且通常將藉由板之預期用途及所使用之聚合物熔融物之特性來決定。在各種實施例中，空間厚度可為0.1至4.0毫米、0.2至2.0毫米、0.25至1.0毫米，或0.3至0.7毫米。
玻璃板可為任何適當大小，且在各種實施例中，與聚合物熔融物接觸之每一玻璃板之表面積係大於200、500或1000平方公分。在其他實施例中，與聚合物熔融物接觸之每一玻璃板之表面積係大於2000、5,000、10,000或20,000平方公分。
在本發明之其他實施例中，在任一上述實施例中之該等玻璃片中之一或多者係由剛性聚合物薄膜基板替代。下文將詳細描述聚合物薄膜。在此等實施例中，聚合物薄膜係用於形成一空間(聚合物熔融物將射出至該空間中)之邊界。聚合物薄膜(如同玻璃一樣)通常係由金屬模具支撐。所得玻璃構造，玻璃/夾層/聚合物薄膜係稱為雙層且具有許多適用之應用。
在其他實施例中，兩個聚合物薄膜係用作剛性基板以形成聚合物薄膜/夾層/聚合物薄膜實施例。
在其他實施例中，一或多個玻璃層可由剛性厚塑膠層(諸如，諸如Plexiglass之丙烯酸系塑膠、諸如Lexan之聚碳酸酯及習知地用作玻璃之其他塑膠)來替代。
在其他實施例中，可在初始射出期間或作為後續步驟對層合結構之外部進行額外射出。該二次射出之目的在於附著額外聚合物薄膜或組件以增強最終部件之功能性。舉例而言，在汽車玻璃中，可將後視鏡按鈕、安裝夾或墊圈射出至該部件上。
在本發明之各種實施例中，除了加熱之玻璃、低分子量之聚合物及多個射出點之特徵中的任一者或組合外，多層玻璃板之形成係使用壓縮來實現，其始於兩個玻璃層以既定距離分離且通常彼此平行。玻璃層之間的初始間隙大於將在最終多層玻璃產品中使兩層分離的間隙。接著將聚合物熔融物射出至兩個玻璃層之間的空間中。在一些實施例中，射出之熔融物之總量足以完全填充完工之部件中的玻璃之間的間隙且因此不足以填充整個初始間隙。在熔融物射出後，將壓力以一方式施加於兩個玻璃層中之一或兩者之外部上以將玻璃層壓向彼此且將層之間的空間減小至所要完工之規格。在此壓縮步驟期間，聚合物熔融物形成為在兩個內部表面上與兩個玻璃層接觸之連續層。
在圖1至圖4中示意性地展示射出/壓縮製程。在圖1中，為聚合物熔融物射出作好準備之兩個玻璃層12、14整體展示於10處。在兩個玻璃層之間形成的空間展示於16處。圖2(其為習知射出成型之侷限性的表現)展示圖1中之兩個玻璃層12、14，其中聚合物射出設備20將聚合物射出至空間16中。如圖2中所示，因為兩個玻璃層12、14之間的相對較小之距離，所以射出之聚合物前部18可能未被推至空間之末端，進而導致空間之一部分具有空氣或不完整之聚合物層。顯而易見，此結果係不良的。此流動侷限性已阻礙多層玻璃之射出成型之發展。
圖3展示本發明之射出製程，其中，除了提供上述三個特徵(低分子量聚合物、2個或2個以上之澆口及加熱之玻璃基板)中之一或多者外，已針對初始射出步驟增加兩個玻璃層12、14之間的距離d。層12、14之間的增加之距離使得射出設備20在無任何氣隙或聚合物熔融物之非連續部分的情況下有效地射出聚合物熔融物遍及整個空間16。圖4展示壓縮步驟，其中壓縮玻璃層12、14，進而將玻璃層之間的距離減小至小於"d"之某一距離。在壓縮步驟期間，過量聚合物熔融物經由圍繞玻璃層12、14之邊緣的任何開口而排除。可在冷卻及固化聚合物熔融物之後藉由簡單修整來移除過量的排除之聚合物。
將基於最終產品中之聚合物夾層之所要厚度及所使用之聚合物熔融物及射出裝置之處理參數來選擇空間之寬度"d"及玻璃層之壓縮量。成品中之聚合物層之厚度將大致對應於在兩個玻璃層之間的最終減小之距離，其中有一些處理變化。
在本發明之各種實施例中，距離"d"可為0.25毫米至10.0毫米。在各種實施例中，距離"d"可經由壓縮而減小至小於原始距離"d"之75%、小於50%或小於25%。在各種實施例中，距離"d"減小了0.1毫米至7.5毫米。
本發明之聚合物熔融物可包含任何適當聚合物，且在較佳實施例中，聚合物熔融物包含：聚(乙烯丁醛)、聚胺基甲酸酯、乙烯－乙酸乙烯酯共聚物、或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物。在較佳實施例中，較佳聚合物為聚(乙烯丁醛)或聚胺基甲酸酯。在一較佳實施例中，較佳聚合物為聚(乙烯丁醛)。在一較佳實施例中，較佳聚合物為聚胺基甲酸酯。
在本文中所提供包含聚(乙烯丁醛)作為聚合物熔融物之聚合組份的本發明之任一實施例中，包括另一實施例，其中聚合物組份係由聚(乙烯丁醛)組成或基本上由聚(乙烯丁醛)組成。在此等實施例中，本文中所揭示之添加劑(包括增塑劑)之任一變化例可與具有由聚(乙烯丁醛)組成或基本上由聚(乙烯丁醛)組成之聚合物的聚合物熔融物一起使用。
在一實施例中，聚合物熔融物包含基於部分縮醛化之聚(乙烯醇)之聚合物。在其他實施例中，聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)及一或多種其他聚合物。在本文任一特別針對聚(乙烯丁醛)提供之較佳範圍、值及/或方法(舉例而言(但不限於)針對增塑劑、組份百分比、厚度及特徵之增強添加劑)的章節中，與適用於聚合物熔融物中之組份一樣，此等範圍當適用時亦適用於本文中所揭示之其他聚合物及聚合物摻合物。
對於包含聚(乙烯丁醛)之實施例，可藉由任何適當方法來製造聚(乙烯丁醛)。用於製造聚(乙烯丁醛)之適當方法之細節對於熟習此項技術者係已知的(例如，參見美國專利2,282,057及2,282,026)。在一實施例中，可使用在B.E.Wade之Encyclopedia of Polymer Science & Technology中的Vinyl Acetal Polymers，第3版，第8卷，第381至399頁(2003)中描述的溶劑方法。在另一實施例中，可使用其中所描述之水性方法。聚(乙烯丁醛)可以各種形式自(例如)Missouri之St.Louis之Solutia Inc.以ButvarTM 樹脂形式購得。
在各種實施例中，用於形成包含聚(乙烯丁醛)之聚合物熔融物之樹脂包含以聚(乙烯醇)算得之10至35重量百分比(重量%)之羥基、以聚(乙烯醇)算得之13至30重量%之羥基，或以聚(乙烯醇)算得之15至22重量%之羥基。樹脂亦可包含小於15重量%之殘餘酯基團、以聚乙酸乙烯酯算得之13重量%、11重量%、9重量%、7重量%、5重量%或小於3重量%之殘餘酯基團，其中其餘者為縮醛，較佳為縮丁醛(butyraldehyde acetal)，但視情況包括微量之其他縮醛基團，例如，2－乙基己醛(2－ethyl hexanal)基團(例如，參見美國專利5,137,954)。
在本發明之聚合物熔融物中可使用各種黏附控制劑，包括乙酸鈉、乙酸鉀及鎂鹽。可用於本發明之此等實施例之鎂鹽包括(但不限於)美國專利5,728,472中所揭示之鎂鹽，諸如，水楊酸鎂、菸鹼酸鎂、二(2－胺基苯甲酸)鎂、二(3－羥基－2－萘甲酸)鎂及雙(2－乙基丁酸)鎂(化學文摘登記號79992－76－0)。在本發明之各種實施例中，鎂鹽為雙(2－乙基丁酸)鎂。
添加劑可併入聚合物熔融物中以增強其在最終多層玻璃產品中之效能。此等添加劑包括(但不限於)如此項技術中已知之以下試劑：防黏劑、增塑劑、染料、顏料、穩定劑(例如，紫外線穩定劑)、抗氧化劑、調流劑、補強填料、抗衝擊改質劑、阻燃劑、IR吸附劑，及前述添加劑之組合及其類似物。在一較佳實施例中，本發明之聚合物熔融物包括一或多種潤滑添加劑、調流劑、光穩定劑、脫模劑或熱穩定劑。
在本發明之聚合物熔融物之各種實施例中，聚合物熔融物可包含每一百份樹脂(phr)5至60、25至60、5至80、10至70或20至80份增塑劑。當然，可在適用於特定應用時使用其他量。在一些實施例中，增塑劑具有少於20、少於15、少於12或少於10個碳原子的烴段。
可調整增塑劑之量以影響由熔融物形成之聚(乙烯丁醛)層之玻璃轉移溫度(Tg )。一般而言，添加較高量之增塑劑以降低Tg 。由本發明之熔融物形成之聚(乙烯丁醛)聚合物夾層可具有(例如)40℃或更小、35℃或更小、30℃或更小、25℃或更小、20℃或更小及15℃或更小之Tg 。
任何適當增塑劑均可添加至本發明之聚合物樹脂中以形成聚合物熔融物。本發明之聚合物熔融物中所使用之增塑劑包括多元酸或多元醇之酯，及其他增塑劑。適當增塑劑包括(例如)三乙二醇二－(2－乙基丁酸酯)、三乙二醇二(2－乙基己酸酯)、三乙二醇二庚酸酯、四乙二醇二庚酸酯、己二酸二己酯、己二酸二辛酯、環己基己二酸己酯、己二酸庚酯及己二酸壬酯之混合物、己二酸二異壬酯、己二酸庚基壬酯、癸二酸二丁酯，諸如經油改質之癸二酸醇酸樹脂的聚合增塑劑，及磷酸酯與諸如揭示於美國專利第3,841,890號中之己二酸酯之混合物及磷酸酯與諸如揭示於美國專利第4,144,217號中之己二酸酯之混合物，及前述增塑劑之混合物及組合。可使用之其他增塑劑為由C4 至C9 烷醇及環C4 至C10 醇製成之混合己二酸酯(如美國專利第5,013,779號中所揭示)及己二酸C6 至C8 酯，諸如己二酸己酯。在各種實施例中，所使用之增塑劑為己二酸二己酯及/或三乙二醇二－2乙基己酸酯。
各種實施例包括乙烯－乙酸乙烯酯共聚物(亦稱為聚(乙烯－共－乙酸乙烯酯))，如美國專利4,614,781、美國專利5,415,909、美國專利5,352,530及美國專利4,935,470中所述。各種實施例包括聚胺基甲酸酯，其包含(例如)基於脂肪族異氰酸酯聚醚之聚胺基甲酸酯(可自Thermedics Polymer Products of Noveon Inc.購得)。在包含部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物的實施例中，較佳離子聚合物為可自DuPont購得之Surlyn。諸如UV穩定劑及功能化學品的其他添加劑可在熔融物形成期間併入聚胺基甲酸酯樹脂中，以提供對玻璃之高黏附性。
在一較佳實施例中，諸如申請中之美國申請案11/264,510中所揭示之增塑之聚(乙烯丁醛)顆粒係用於形成聚合物熔融物。此等顆粒可經漏斗饋入至習知射出成型機中以製造聚(乙烯丁醛)熔融物。
如本文中所使用，"聚合物薄膜"意謂相對較薄且剛性的聚合物層，其充當剛性基板或充當效能增強層。聚合物薄膜不同於由聚合物熔融物形成之夾層之處在於聚合物薄膜自身未對多層玻璃結構提供必需之抗穿透性及玻璃保持性。聚(對苯二甲酸乙二酯)最常用作聚合物薄膜。
在各種實施例中，聚合物薄膜層具有0.013 mm至0.20 mm、較佳0.025 mm至0.1 mm或0.04至0.06 mm之厚度。聚合物薄膜層可視情況而經表面處理或塗佈以改良一或多種特性，諸如黏附性或紅外線輻射反射性。此等功能效能層包括(例如)用於在曝露至陽光時反射紅外線太陽輻射及透射可見光的多層堆疊。此多層堆疊在此項技術中係已知的(例如，參見WO 88/01230及美國專利4,799,745)且可包含(例如)一或多個埃級厚度之金屬層及一或多個(例如，兩個)連續沈積之光學合作介電層。亦如所知的，(例如，參見美國專利4,017,661及4,786,783)，該(等)金屬層可視情況經電阻加熱以對任何相關聯之玻璃層進行除霜或除霧。
在美國專利6,797,396中描述的可用於本發明之另一類型之聚合物薄膜包含大量非金屬層，其係用於在不產生可由金屬層引起之干涉的情況下反射紅外線輻射。
在一些實施例中，聚合物薄膜層為光學透明的(亦即，鄰近於層之一側的物件可容易由特定觀察者之眼睛自另一側穿過層看到)且通常具有無關於組合物的大於(在一些實施例中，顯著大於)任何鄰近聚合物層之拉伸模數的拉伸模數。在各種實施例中，聚合物薄膜層包含熱塑性材料。在具有適當特性之熱塑性材料中的為耐綸、聚胺基甲酸酯、丙烯酸系材料、聚碳酸酯、聚烯烴(諸如，聚丙烯)、乙酸纖維素及三乙酸纖維素、氯乙烯聚合物及共聚物，及其類似物。在各種實施例中，聚合物薄膜層包含諸如具有所述特性之重新拉伸之熱塑性薄膜的材料，其包括聚酯，例如，聚(對苯二甲酸乙二酯)及聚(對苯二甲酸乙二酯)二醇(PETG)。在各種實施例中，使用聚(對苯二甲酸乙二酯)，且在各種實施例中，聚(對苯二甲酸乙二酯)已經雙軸拉伸以改良強度且已經熱穩定化以在經受高溫時提供低收縮特徵(例如，在於150℃下30分鐘後在兩個方向上的收縮率小於2%)。
在公開之歐洲申請案第0157030號中揭示可用於本發明之聚(對苯二甲酸乙二酯)薄膜之各種塗佈及表面處理技術。本發明之聚合物薄膜亦可包括硬塗層及/或防霧層，如此項技術中已知的。
本發明之射出成型方法具有許多優勢。聚合物薄片之製造、儲存及處置過程中所遭遇之難點得以排除，舉例而言，其可顯著降低成本。此外，本文中所揭示之射出成型方法遠簡單於當前存在的多步驟方法，該多步驟方法可能需要(例如)多個加熱步驟、高壓釜條件及其他程序費力步驟。
實例1
下表表示用於將加熱至220℃之熔融溫度的具有40,000至100,000之分子量範圍的低分子量之增塑聚(乙烯丁醛)射出的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。聚合物熔融物自一系列51個射出口饋入，該等射出口沿待填充之部件之長邊緣中之一者均勻間隔。模穴之尺寸為1250 mm寬×750 mm長×1.2 mm厚。射出表面經加熱至50℃。出於模擬之目的，假定射出時間為約5秒，且由設備供應之最大射出壓力限制在1.72×108 帕(25,000磅/平方吋)。此實例及其他實例之模擬係使用Moldflow套裝軟體(Moldflow Corporation,Framingham,Massachusetts)來執行。
實例2
下表表示用於將與實例1中之聚(乙烯丁醛)相同的聚(乙烯丁醛)射出(但射出表面加熱至100℃)的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。
實例3
下表表示用於將與實例1中之聚(乙烯丁醛)相同的聚(乙烯丁醛)射出(但射出表面加熱至150℃)的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。
實例4
下表表示用於將與實例1中之聚(乙烯丁醛)相同的聚(乙烯丁醛)射出(但射出表面加熱至200℃)的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。
實例5
在圖5中提供上述四個實例隨時間而變化之射出壓力之增加。
實例6
在圖6中提供上述四個實例隨時間而填充之模具容積。
實例7
下表表示低分子量之聚(乙烯丁醛)("低MW PVB")至1.8毫米間隙中的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。低分子量之聚(乙烯丁醛)係指具有40,000至100,000之分子量範圍的增塑聚(乙烯丁醛)。該調配物在射出之前經加熱至220℃之熔融溫度。聚合物熔融物自單一澆口饋入至模穴中。模穴為1250毫米寬×750毫米長，且澆口於1250毫米側之邊緣處居中。射出表面經加熱至50℃。出於模擬之目的，假定射出時間為約5秒，且由設備供應之最大射出壓力限制在1.72×108 帕(25000磅/平方吋)。
實例8
下表表示恰如同在實例7中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中模穴具有28毫米之寬度：
實例9
下表表示恰如同實例7一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中聚(乙烯丁醛)為"標準"聚(乙烯丁醛)("Std.PV B")，其意謂具有150,000至300,000道爾頓之分子量範圍的增塑聚(乙烯丁醛)：
實例10
下表表示恰如同在實例9中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中模穴具有2.8毫米之寬度：
實例11
在圖7中展示實例7至實例10中之上文所提供之資料隨時間而變化之射出壓力之圖表。
實例12
在圖8中展示實例7至實例10中之上文所提供之資料隨時間而變化之模具填充百分比之圖表。
實例13
下表表示用於將在經由單一澆口射出至1.2毫米厚之模穴中之前加熱至220℃之熔融溫度的具有40,000至100,000之分子量範圍的增塑聚(乙烯丁醛)射出的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。模穴之尺寸為1250毫米寬×750毫米長。該單一澆口於1250毫米側之邊緣處居中。射出表面經加熱至200℃。出於模擬之目的，假定射出時間為約5秒，且由設備供應之最大射出壓力限制在1.72×108 帕(25,000磅/平方吋)。
實例14
下表表示恰如同在實例13中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中使用第二澆口且將其相反於第一澆口而定位，其於第二1250 mm邊緣上居中：
實例15
下表表示恰如同在實例14中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中使用第三澆口及第四澆口。該等澆口經定位以使得兩組澆口沿相反長邊緣之每一者而彼此相反。澆口1及澆口2因此沿第一1250 mm邊緣定位於416 mm及833 mm處，而澆口3及澆口4定位於第二1250 mm邊緣之416 mm及833 mm處。
實例16
下表表示恰如同在實例15中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中使用第五澆口及第六澆口。該等澆口經定位以使得兩組澆口沿相反長邊緣之每一者而彼此相反。澆口1、2及3因此沿第一1250 mm邊緣定位於312.5 mm、625 mm及973.5 mm處，而澆口4、5及6定位於第二1250 mm邊緣之2125 mm、625 mm及973.5 mm處。
實例17
在圖9中展示實例13至實例16中之上文所提供之資料隨時間而變化之射出壓力之圖表。
實例18
在圖10中展示實例13至實例16中之上文所提供之資料隨時間而變化之模具填充百分比之圖表。
實例19
下表表示用於在加熱至50℃之溫度且具有1.8毫米之間隙的玻璃板之間射出的射出成型流動特徵之電腦產生之模型。具有40,000至100,000之分子量範圍的增塑聚(乙烯丁醛)在射出之前經加熱至220℃之熔融溫度。玻璃板之間的模穴之尺寸為1250毫米寬×750毫米長。熔融物係經由於1250毫米側之邊緣處居中的單一澆口而饋入。出於模擬之目的，假定射出時間為約5秒，且由設備供應之最大射出壓力限制在1.72×108 帕(25000磅/平方吋)。
實例20
下表表示恰如同在實例19中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中模穴具有2.8毫米之寬度：
實例21
下表表示恰如同在實例19中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中玻璃板經加熱至200℃：
實例22
下表表示恰如同在實例19中一樣之射出成型流動特徵之電腦產生之模型，但其中玻璃板經加熱至200℃且模穴具有2.8毫米之間隙：
實例23
在圖11中展示實例19至實例22中之上文所提供之資料隨時間而變化的射出壓力之圖表。
實例24
在圖12中展示實例19至實例22中之上文所提供之資料隨時間而變化的模具填充百分比之圖表。
雖然已參考例示性實施例來描述本發明，但熟習此項技術者將明白，在不偏離本發明之範疇的情況下，可進行各種改變且均等物可替代其元件。此外，可進行許多修改以在不偏離本發明之教示之範疇的情況下使特定情形或材料適用於本發明之教示。因此，本發明意欲不受限於被揭示為預期用於執行本發明之最佳模式的特定實施例，但本發明將包括在隨附申請專利範圍之範疇內之所有實施例。
將進一步認識到，所提供用於本發明之任一單一組份的範圍、值或特徵中之任一者可與所提供用於本發明之其他組份中之任一者之任何範圍、值或特徵互換使用，以在適當時形成具有針對組份中之每一者的限定值之實施例，如在本文中貫穿全文所提供般。舉例而言，聚合物樹脂可形成為包含以除所提供用於增塑劑之範圍之任一者外而所提供範圍之任一者之殘餘羥基含量，以在適當時形成在本發明之範疇內但將難於列舉的許多置換。
在摘要或任何請求項內所提供之任何圖式參考數字皆僅出於說明目的且不應被解釋為將本發明限制於任一圖式中所示之任一特定實施例。
除非另外指示，否則圖式未按比例繪製。
本文中所參考之每一參考文獻(包括期刊論文、專利、申請案及書籍)皆以引用方式將全部內容併入本文中。
12．．．玻璃層
14．．．玻璃層
16．．．空間
18．．．聚合物之前部
20．．．聚合物射出設備
d．．．距離/寬度
圖1表示在射出成型之前的兩個玻璃層之示意性橫截面圖。
圖2表示未充分填充玻璃層之間的空間之兩個玻璃層射出成型製程之示意性橫截面圖。
圖3表示本發明之壓縮射出成型方法之示意性橫截面圖。
圖4表示本發明之壓縮射出成型方法之示意性橫截面圖。
圖5表示四個實例射出成型之玻璃隨時間而變化的射出壓力之增加。
圖6表示四個實例射出成型之玻璃隨時間而填充的模具容積。
圖7表示具有四種不同間隙及分子量組態之射出成型之玻璃隨時間而變化的射出壓力之增加。
圖8表示具有四種不同間隙及分子量組態之射出成型之玻璃隨時間而填充的模具容積。
圖9表示具有四種不同澆口組態之射出成型之玻璃隨時間而變化的射出壓力之增加。
圖10表示具有四種不同澆口組態之射出成型之玻璃隨時間而填充的模具容積。
圖11表示具有四種不同間隙及溫度組態之射出成型之玻璃隨時間而變化的射出壓力之增加。
圖12表示具有四種不同間隙及溫度組態之射出成型之玻璃隨時間而填充的模具容積。
12．．．玻璃層
14．．．玻璃層
16．．．空間
20．．．聚合物射出設備
d．．．距離/寬度

Claims (20)

  1. 一種製造一多層玻璃板之方法，該方法包含：提供兩個剛性玻璃基板；將該等玻璃基板相對於彼此定位於適當位置，藉此在該等玻璃基板的整個內部表面區域之間形成一不含任何材料的空間；及將聚合物熔融物射出至該等玻璃基板間之空間直到該空間全部被該聚合物熔融物所填滿以形成一聚合物夾層，藉此形成該多層玻璃板；其中該等剛性玻璃基板中之一或兩者在該射出之前係經加熱至至少80℃，且其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物。
  2. 如請求項1之方法，其中該等剛性玻璃基板中之一或兩者在該射出之前係經加熱至至少150℃。
  3. 如請求項1之方法，其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)。
  4. 如請求項1之方法，其中該等基板為玻璃。
  5. 一種製造一多層玻璃板之方法，該方法包含：提供兩個剛性玻璃基板；將該等玻璃基板相對於彼此定位於適當位置，藉此在該等玻璃基板的整個內部表面區域之間形成一不含任何材料的空間；及將聚合物熔融物射出至該等玻璃基板間之空間直到該 空間全部被該聚合物熔融物所填滿以形成一聚合物夾層，藉此形成該多層玻璃板，其中該聚合物熔融物經由在環繞該等玻璃基板間的邊緣至少兩個獨立的射出點被射出至該等玻璃基板間之空間中，且其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物。
  6. 如請求項5之方法，其中使用至少四個獨立射出點。
  7. 如請求項5之方法，其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)。
  8. 如請求項5之方法，其中該等基板為玻璃。
  9. 一種製造一多層玻璃板之方法，其包含：提供兩個剛性玻璃基板；將該等玻璃基板相對於彼此定位於適當位置，藉此在該等玻璃基板的整個內部表面區域之間形成一不含任何材料的空間；及將聚合物熔融物射出至該等玻璃基板間之空間直到該空間全部被該聚合物熔融物所填滿以形成一聚合物夾層中，藉此形成該多層玻璃板；其中該聚合物熔融物包含具有小於150,000道爾頓之分子量之聚合物；其中該等剛性玻璃基板中之一或兩者在該射出之前係經加熱至至少80℃；其中該聚合物熔融物經由在該等玻璃基板間的邊緣至 少兩個獨立的注射點被注入該等玻璃基板；且其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物。
  10. 如請求項9之方法，其中該分子量係小於100,000道爾頓，其中該等剛性玻璃基板中之一或兩者在該射出之前係經加熱至至少150℃，且其中使用至少四個射出點。
  11. 如請求項9之方法，其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)。
  12. 如請求項9之方法，其中該等基板為玻璃。
  13. 一種製造一多層玻璃板之方法，該方法包含：提供兩個剛性玻璃基板；將該等玻璃基板相對於彼此定位於一射出成型模具中之適當位置，藉此在該等玻璃基板的整個內部表面區域之間形成一不含任何材料的空間；其中在該等玻璃基板的整個內部表面區域內的空間之寬度係對應於在該多層玻璃板中聚合物層所需的厚度；將聚合物熔融物射出至該等玻璃基板間之空間直到該空間全部被該聚合物熔融物所填滿以形成一聚合物夾層，藉此形成該多層玻璃板；其中該聚合物熔融物包含一聚合物，其具有小於150,000道耳吞之分子量；其中該剛性玻璃基板中之一或兩者在該聚合物熔融物射出前經加熱至至少80℃； 其中該聚合物熔融物經由在環繞該等玻璃基板間的邊緣至少兩個獨立的射出點被射出至該等玻璃基板間之空間中；且其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物。
  14. 如請求項13之方法，其中真空被用於保護每一個玻璃基板使相抵各半個射出成型模具於該相對彼此之適當位置。
  15. 如請求項13之方法，其中一選自由夾鉗、導軌、框架所組成之群之支撐組件，用於保護每一該玻璃基板以相抵各半個射出成型模具於該相對彼此之適當位置。
  16. 如請求項13之方法，其中該環繞該等玻璃基板間的邊緣至少兩個獨立的射出點彼此相鄰。
  17. 如請求項13之方法，其中該環繞該等玻璃基板間的邊緣至少兩個獨立的射出點彼此相對。
  18. 一種製造一多層玻璃板之方法，該方法包含：提供兩個剛性玻璃基板；將該等玻璃基板相對於彼此定位於一射出成型模具中之適當位置，藉此在該等玻璃基板的整個內部表面區域之間形成一不含任何材料的空間；其中在該等玻璃基板的整個內部表面區域內的空間之厚度大於在該多層玻璃板中聚合物層所需的厚度；將聚合物熔融物射出至該等玻璃基板間之空間，其中 該被射出至該等玻璃基板間之空間之聚合物熔融物之量不足以填滿該整個空間；施加一壓力於至少一個該玻璃基板之外部，以形成對該玻璃基板之壓縮使該基板向彼此靠近，以減少該玻璃基板間的空間區域，其中在該壓縮期間，於該空間中該射出聚合物熔融物被壓縮以填滿該整個空間以形成該聚合物夾層，藉此形成該多層玻璃板；其中該聚合物熔融物包含一聚合物，其具有小於150,000道耳吞之分子量；其中該剛性玻璃基板中之一或兩者在該聚合物熔融物射出前經加熱至至少80℃；其中該聚合物熔融物經由在環繞該等玻璃基板間的邊緣至少兩個獨立的射出點被射出至該等玻璃基板；且其中該聚合物熔融物包含聚(乙烯丁醛)、聚胺基甲酸酯、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物，或部分中和之乙烯/(甲基)丙烯酸共聚物之離子聚合物。
  19. 如請求項18之方法，其中真空被用於保護每一個玻璃基板使相抵各半個射出成型模具於該相對彼此之適當位置。
  20. 如請求項18之方法，其中一選自由夾鉗、導軌、框架所組成之群之支撐組件，用於保護每一該玻璃基板以相抵各半個射出成型模具於該相對彼此之適當位置。
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