Акустические полимерные промежуточные слои, устойчивые к формированию дефектов

Акустические полимерные промежуточные слои, устойчивые к формированию дефектов

Иллюстрации

Показать все

Реферат

ПЕРЕКРЕСТНЫЕ ССЫЛКИ НА СВЯЗАННЫЕ ЗАЯВКИ

[001] Настоящая заявка испрашивает приоритет американской предварительной заявки № 60/609092, поданной 9 марта 2012 г., раскрытие которой включено в настоящий документ посредством ссылки во всей его полноте.

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

[002] Данное изобретение относится к области полимерных промежуточных слоев для многослойных стеклянных панелей, а также к многослойным стеклянным панелям, имеющим по меньшей мере один полимерный лист промежуточного слоя. В частности, данное раскрытие относится к области полимерных промежуточных слоев, включающих несколько термопластичных слоев, устойчивых к формированию оптических дефектов.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

[003] Фиг. 1 изображает инициирование и расширение воздушных пузырьков в трехслойном промежуточном слое.

[004] Фиг. 2 изображает пример дефекта, обычно образующегося в стеклянных панелях с многослойными промежуточными слоями.

[005] Фиг. 3 изображает пример морозных узоров, образующихся внутри полиэтилентерефталатной (PET) пленки в соответствии с тестом морозного узора.

[006] Фиг. 4 изображает изгибающее напряжение в обычных многослойных ламинатах промежуточного слоя и уменьшение этого напряжения в промежуточных слоях по настоящему изобретению.

ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНОГО ВАРИАНТА (ВАРИАНТОВ) ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ

[007] Настоящее изобретение относится к области полимерных промежуточных слоев для многослойных стеклянных панелей, а также к многослойным стеклянным панелям, имеющим по меньшей мере один полимерный лист промежуточного слоя. В частности, данное раскрытие относится к области полимерных промежуточных слоев, включающих несколько термопластичных слоев, устойчивых к формированию оптических дефектов.

[008] В целом многослойные стеклянные панели относятся к ламинату, включающему промежуточный слой, зажатый между двумя стеклянными панелями. Ламинированные многослойные стеклянные панели обычно используются в архитектурных оконных приложениях и в окнах транспортных средств и самолетов. Эти приложения обычно упоминаются как слоистое небьющееся стекло. Главной функцией промежуточного слоя в слоистом небьющемся стекле является поглощение энергии воздействия или силы, приложенных к стеклу, с тем чтобы сохранять слои стекла соединенными даже тогда, когда стекло ломается в результате применения силы, и препятствовать тому, чтобы стекло разбилось на острые части. Дополнительно к этому промежуточный слой обычно придает стеклу намного более высокий уровень звукоизоляции, уменьшает светопроницаемость в ультрафиолетовой и/или инфракрасной областях спектра, а также улучшает эстетическое восприятие соответствующего окна.

[009] Для того чтобы достичь желаемой и оптимальной звуковой изоляции для стеклянной панели, стало обычной практикой использовать многослойные промежуточные слои по меньшей мере с одним мягким "внутренним" слоем, зажатым между двумя более твердыми "наружными" слоями. Эти слои промежуточного слоя обычно производятся путем смешивания полимерной смолы, такой как поливинилбутираль, с одним или более пластификаторами и преобразования расплава в лист с помощью любого применимого процесса или способа, известного специалистам в данной области техники, включая, но не ограничиваясь этим, экструдирование, со слоями, объединенными с помощью таких процессов, как совместное экструдирование и ламинирование. Другие дополнительные ингредиенты могут быть опционально добавлены для различных других целей. После того, как лист промежуточного слоя сформирован, его обычно собирают и скручивают для транспортировки и хранения и для последующего использования в многослойной стеклянной панели, как будет обсуждено ниже.

[010] Далее следует упрощенное описание способа, которым многослойные стеклянные панели обычно производятся в комбинации с акустическими промежуточными слоями. Сначала многослойный промежуточный слой помещается между двумя субстратами и выступающий промежуточный слой обрезается с краев, создавая сборку. Затем воздух удаляется из сборки каким-либо применимым процессом или способом, известным специалистам в данной области техники; например, с помощью обжимных валов, вакуумного мешка или другого механизма для удаления воздуха. Дополнительно к этому промежуточный слой частично припрессовывается к субстратам любым способом, известным специалистам в данной области техники. Для того чтобы сформировать окончательную единую структуру, это предварительное соединение затем делается более постоянным с помощью высокой температуры и процесса ламинирования, известного специалистам в данной области техники, такого как, не ограничиваясь этим, обработка в автоклаве.

[011] Стеклянные панели, содержащие эти многослойные акустические промежуточные слои, в экстремальных условиях могут приобретать дефекты, обычно известные как морозные узоры (также известные как снежинки), которые инициируются в присутствии остаточного воздуха в промежуточном слое и напряжения в стекле. В частности, во время процесса производства ламинированных многослойных стеклянных панелей воздух и другие газы часто захватываются в пространстве между субстратами и промежуточным слоем или между отдельными слоями многослойного промежуточного слоя, когда эти слои складываются вместе для того, чтобы сформировать многослойный промежуточный слой. Как было отмечено выше, этот захваченный воздух обычно удаляется при производстве панели при помощи вакуумного удаления воздуха или удаления воздуха при помощи обжимных валов. Однако эти технологии не всегда являются эффективными для удаления всего воздуха, захваченного в пространстве между субстратами. Эти воздушные карманы особенно очевидны для разных стекол (например, закаленного стекла, термоупрочненного стекла и толстого отожженного стекла), а также в ветровых стеклах, где искривление стекла обычно приводит к воздушным зазорам. Эти воздушные зазоры в ветровых стеклах обычно упоминаются как "гибочные зазоры". Дополнительно к этому, когда гибочный зазор присутствует во время обработки в автоклаве, тепло и давление сжимают стекло и сужают зазор, что приводит к высоким напряжениям в стекле в первоначальной области зазора.

[012] Как было отмечено выше, технологии удаления воздуха не всегда являются эффективными для удаления всего воздуха из сборки стеклянной панели. В результате между стеклом и промежуточным слоем остается некоторое количество остаточного воздуха. Во время обработки в автоклаве остаточный воздух растворяется в промежуточном слое, главным образом в наружном слое, под воздействием тепла и давления. Остаточный воздух, находящийся в наружном слое, может переместиться во внутренний слой или на поверхность раздела внутреннего и наружного слоев, и это, в конечном счете, разделяет наружный слой и внутренний слой при достижении равновесного состояния. Когда в промежуточном слое присутствует большое количество остаточного воздуха (например, избыточный остаточный воздух), воздушные пузырьки могут образовать зародыши, особенно при высоких температурах, когда промежуточный слой становится мягким и менее стойким к зародышеобразованию.

[013] Для обычного акустического промежуточного слоя воздушные пузырьки обычно сначала образуются внутри мягкого внутреннего слоя, поскольку зародышеобразование легче происходит в менее вязкой среде. В теплом и жарком климате, таком как во время летнего сезона, температура стекла в слоистом стекле, установленном на зданиях и транспортных средствах, может повышаться до 50°C или даже до 100°C. При этих повышенных температурах силы, образующиеся из-за напряжений в стеклянных панелях или ветровых стеклах, оказывают давление на стекло перпендикулярно к его плоскости в противоположных направлениях, стараясь отделить стеклянные панели друг от друга и вернуть их в их исходное состояние. Это напряжение уменьшает сопротивление воздуха образованию зародышей и расширению и позволяет вырасти пузырьку воздуха внутри внутреннего слоя.

[014] Фиг. 1 изображает инициирование и расширение воздушных пузырьков в трехслойном промежуточном слое. Независимо от того, где первоначально формируются пузырьки, при повышенных температурах (например, от 50°C до 100°C), напряжения от гибочного зазора или несовпадающих стекол вызывают расширение пузырьков по пути наименьшего сопротивления в случайных радиальных направлениях внутри внутреннего слоя. По мере того как дефекты продолжают радиальное расширение, образуются ветви и дендритоподобные особенности, что дает нежелательный оптический эффект морозных узоров. Пример такого дефекта, сформированного в установленном ветровом стекле, показан на фиг. 2. Дополнительно к этому формирование морозных узоров внутри внутреннего слоя обычно приводит к разделению слоев, снижая структурную целостность панели.

[015] Соответственно в данной области техники существует потребность в разработке многослойного промежуточного слоя, который сопротивлялся бы формированию этих оптических дефектов без ухудшения других оптических, механических и акустических характеристик обычного многослойного промежуточного слоя. Более конкретно, в данной области техники существует потребность в разработке многослойных промежуточных слоев, которые снижали бы напряжение в стекле и позволяли бы удалять воздух во время производства стеклянной панели.

[016] Из-за этих и других проблем в данной области техники в настоящем документе в числе прочего описаны многослойные промежуточные слои, состоящие из слоев, имеющих различные реологические свойства, формируемые путем изменения молекулярной массы и состава слоев. В одном варианте осуществления эти многослойные промежуточные слои включают в себя: первый полимерный слой, включающий в себя пластифицированный поливинилбутираль, имеющий молекулярную массу меньше чем приблизительно 140000 Да; второй полимерный слой, включающий в себя пластифицированный поливинилбутираль, имеющий молекулярную массу больше чем приблизительно 140000 Да; и третий полимерный слой, включающий в себя пластифицированный поливинилбутираль, имеющий молекулярную массу меньше чем приблизительно 140000 Да. Второй полимерный слой располагается между первым полимерным слоем и третьим полимерным слоем, что дает два наружных слоя и центральный внутренний слой.

[017] Использование наружных слоев по настоящему изобретению, имеющих пониженную молекулярную массу, позволяет увеличить текучесть промежуточного слоя при обработке в автоклаве, не жертвуя другими благоприятными/желаемыми характеристиками обычных многослойных промежуточных слоев. Другими словами, использование наружных слоев с пониженной молекулярной массой по настоящему изобретению влияет на их текучесть во время обработки в автоклаве, сохраняя все другие характеристики обычных многослойных промежуточных слоев, такие как потери звукопередачи, оптические свойства, механическую прочность и ударную прочность. Аналогичным образом содержанием пластификатора, смесью двух или больше пластификаторов, содержанием остаточного гидроксила или любой комбинацией или балансом этих трех свойств можно управлять для достижения высокой текучести наружного слоя. В результате неустранимые уровни напряжения в ветровых стеклах и сборках из ламинированного стекла могут быть уменьшены путем частичного заполнения области зазора высокотекучими наружными слоями, уменьшая тем самым оптические дефекты, обычные для многослойных промежуточных слоев.

[018] Дополнительно к этому поверхность многослойных промежуточных слоев может быть тисненой для того, чтобы создать соответствующую шероховатость поверхности и каналы для выхода воздуха во время процесса удаления воздуха; количество воздуха, доступного для образования зародышей пузырьков и их расширения, таким образом, значительно уменьшается, тем самым дополнительно уменьшая вероятность образования и тяжесть дефектов.

[019] Полезным является то, что раскрытые промежуточные слои эффективно уменьшают или устраняют захваченный воздух и зазоры, а также напряжения, происходящие от изгиба многослойных панелей (обычно упоминаемые в настоящем документе как "гибочные зазоры"), сохраняя акустические и оптические свойства обычных многослойных промежуточных слоев. Поскольку количество захваченного воздуха и гибочные зазоры, изначально свойственные многослойным панелям, уменьшаются, формирование оптических дефектов, таких как морозные узоры (или снежинки), таким образом, также уменьшается или устраняется.

[020] Для того чтобы облегчить более всестороннее понимание промежуточных слоев, включающих в себя наружные слои с высокой текучестью, раскрытые в настоящем документе, настоящая заявка до обсуждения включения наружных слоев с высокой текучестью в промежуточные слои с целью уменьшения формирования оптических дефектов начинается с некоторых определительных терминов, общего обзора производственного процесса, а также резюме обычных компонентов как промежуточного слоя вообще, так и промежуточных слоев по настоящему изобретению, и их формирования.

[021] Использующиеся в настоящем документе термины "полимерный лист промежуточного слоя", "промежуточный слой" и "лист полимерного расплава" могут определять однослойный лист или многослойный промежуточный слой. "Однослойный лист", как подразумевается в его названии, является единственным полимерным слоем, экструдированным как один слой. Многослойный промежуточный слой, с другой стороны, может включать в себя множество слоев, включая отдельно экструдированные слои, соэкструдируемые слои или любую комбинацию отдельно экструдируемых и соэкструдируемых слоев. Таким образом, многослойный промежуточный слой может включать в себя, например, два или более однослойных листа, соединенных вместе ("многослойный лист"); два или более слоев, соэкструдируемых вместе ("соэкструдируемый лист"); два или более соэкструдируемых листа, соединенных вместе; комбинацию по меньшей мере одного однослойного листа и по меньшей мере одного соэкструдируемого листа; а также комбинацию по меньшей мере одного многослойного листа и по меньшей мере одного соэкструдируемого листа. В различных вариантах осуществления настоящего изобретения многослойный промежуточный слой включает по меньшей мере два полимерных слоя (например, единственный слой или множество соэкструдируемых слоев), расположенных в непосредственном контакте друг с другом, причем каждый слой включает в себя полимерную смолу, как более полно будет детализировано ниже. В этом отношении использующийся в настоящем документе термин "наружный слой" в целом относится к наружным слоям промежуточного слоя, а термин "внутренний слой" в целом относится к внутреннему слою (слоям). Таким образом, одним примерным вариантом осуществления может быть: наружный слой//внутренний слой//наружный слой. Следует отметить, однако, что дополнительные варианты осуществления включают в себя промежуточные слои, имеющие больше трех слоев (например 4, 5, 6 или до 10 отдельных слоев).

[022] Дополнительно к этому предполагается, что полимерные листы промежуточного слоя, описанные в настоящем документе, могут быть произведены с помощью любого подходящего процесса, известного специалистам в технологии производства полимерных листов промежуточного слоя, которые могут использоваться в многослойной панели. Например, предполагается, что полимерные листы промежуточного слоя могут быть сформированы посредством литья из раствора, прямого прессования, литья под давлением, экструдирования расплава, совместного экструдирования, выдувания расплава или любых других процедур для изготовления и производства полимерного листа промежуточного слоя, известных специалистам в данной области техники. Далее, в тех вариантах осуществления, в которых используются многослойные полимерные промежуточные слои, эти многослойные полимерные промежуточные слои могут быть сформированы при помощи процесса совместного экструдирования, экструдирования с раздувкой пленки, нанесения покрытия методом погружения, нанесения покрытия из раствора, шаберного нанесения покрытия, лопастного нанесения покрытия, воздушно-шаберного нанесения покрытия, печати, покрытия порошковым материалом, покрытия распылением или других процессов, известных специалистам в данной области техники.

[023] Окончательный промежуточный слой, сформирован ли он экструдированием или совместным экструдированием, обычно имеет беспорядочно грубую (шероховатую) топографию поверхности, поскольку она формируется благодаря разрывам экструзионного потока полимерного расплава при его выходе из экструзионной головки, и дополнительно может подвергаться тиснению поверх этой шероховатой поверхности на одной или обеих сторонах (например, наружных слоев) с помощью любого способа тиснения, известного специалистам в данной области техники. Пример такого способа тиснения раскрывается в американском патенте № 4671913 (полное раскрытие которого включено в настоящий документ посредством ссылки). Тиснение создает мелкие выпуклые и вдавленные части на поверхности полимерного промежуточного слоя, которые, как ранее было показано, являются эффективными для улучшения процесса удаления воздуха и уменьшения вероятности возникновения воздушных пузырьков. Например, было обнаружено, что тисненые промежуточные слои с поверхностной шероховатостью (Rz) от 25 мкм до 50 мкм после нагревания в течение 5 минут при температуре 100°C исключительно хорошо работают как для удаления воздуха с помощью обжимных валов, так и для вакуумного удаления воздуха, и демонстрируют превосходную устойчивость к образованию дефектов морозного узора по сравнению с нетиснеными промежуточными слоями. В других вариантах осуществления настоящего изобретения диапазоны значений поверхностной шероховатости (Rz) после нагревания в течение 5 минут при температуре 100°C могут составлять от 25 мкм до 66 мкм, от 25 мкм до 60 мкм и от 25 мкм до 65 мкм.

[024] Любой многослойный промежуточный слой может быть изменен путем манипулирования составом, толщиной или расположением слоев и т.п. Таким образом, предполагается, что наружные слои и внутренний слой (слои) многослойных листов промежуточного слоя могут состоять из одинаковых термопластичных материалов или различных термопластичных материалов. Типичные полимеры включают в себя, не ограничиваясь этим, поливинилбутираль ("PVB"), полиуретан, поливинилхлорид, поли(этиленвинилацетат), а также их комбинации и т.п. Поливинилбутираль, поливинилхлорид и полиуретан являются в целом предпочтительными полимерами для промежуточных слоев; особенно предпочтительным является поливинилбутираль. Например, многослойный промежуточный слой может состоять из поливинилбутираля в качестве наружного слоя и поливинилхлорида или полиуретана в качестве внутреннего слоя. Другой пример включает в себя поливинилхлорид или полиуретан в качестве наружного слоя и поливинилбутираль в качестве внутреннего слоя. Альтернативно все наружные и внутренние слои могут состоять из поливинилбутираля, используя одну и ту же или различные стартовые смолы.

[025] В промежуточных слоях по настоящему изобретению могут использоваться различные средства управления адгезией ("ACA"). Средства управления адгезией в составе промежуточного слоя управляют адгезией листа к стеклу для обеспечения поглощения энергии при воздействии на стеклянный ламинат. В различных вариантах осуществления промежуточных слоев по настоящему изобретению промежуточный слой может включать в себя от приблизительно 0,003 до приблизительно 0,15 частей средства управления адгезией на 100 частей смолы; от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,10 частей средства управления адгезией на 100 частей смолы; и от приблизительно 0,01 до приблизительно 0,04 частей средства управления адгезией на 100 частей смолы. Такие средства управления адгезией включают в себя, не ограничиваясь этим, средства управления адгезией, раскрытые в американском патенте № 5728472 (полное раскрытие которого включено в настоящий документ посредством ссылки), остаточный уксуснокислый натрий, уксуснокислый калий, бис-(2-этилбутират)магния и/или бис-(2-этилгексаноат)магния.

[026] Другие добавки могут быть включены в промежуточный слой для того, чтобы улучшить его характеристики в конечном продукте и придать промежуточному слою некоторые дополнительные свойства. Такие добавки включают в себя, не ограничиваясь этим, красители, пигменты, стабилизаторы (например, стабилизаторы ультрафиолетового излучения), антиоксиданты, агенты, препятствующие слипанию, огнезащитные средства, поглотители или блокаторы инфракрасного излучения (например, окись олова-индия, окись олова-сурьмы, гексаборид лантана (LaB₆) и окись вольфрама-цезия), технологические вспомогательные средства, добавки, улучшающие текучесть, смазки, модифицирующие добавки, увеличивающие ударную прочность, зародышеобразователи, термостабилизаторы, поглотители ультрафиолетового излучения, УФ-стабилизаторы, диспергирующие агенты, поверхностно-активные вещества, хелатирующие агенты, связующие вещества, клейкие вещества, праймеры, упрочняющие добавки, наполнители, а также другие добавки, известные специалистам в данной области техники.

[027] В различных вариантах осуществления промежуточных слоев по настоящему изобретению промежуточный слой будет включать в себя от приблизительно 30 до приблизительно 60 частей на сотню (частей на сотню частей смолы) общего количества пластификатора. В то время как общее содержание пластификатора указано выше, содержание пластификатора в наружном слое (слоях) или внутреннем слое (слоях) может отличаться от общего содержания пластификатора. В дополнение к этому, наружный слой (слои) и внутренний слой (слои) могут иметь различное содержание пластификатора, поскольку содержание пластификатора для каждого соответствующего слоя в равновесном состоянии определяется соответствующим содержанием в нем остаточного гидроксила, как раскрыто в американском патенте № 7510771 (полное раскрытие которого включено в настоящий документ посредством ссылки). Например, в равновесном состоянии промежуточный слой может включать в себя два наружных слоя, каждый из которых содержит 38 частей пластификатора на сотню, и внутренний слой, который содержит 75 частей пластификатора на сотню, причем общее количество пластификатора для промежуточного слоя будет составлять приблизительно 54,3 частей на сотню при общей толщине наружных слоев, равной толщине внутреннего слоя. Для более толстых или более тонких наружных слоев общее количество пластификатора для промежуточного слоя будет соответственно изменяться.

[028] Текучесть наружных слоев может быть увеличена при температуре обработки в автоклаве путем подходящего выбора типа пластификатора. Пластификаторы, которые менее совместимы с термопластичными полимерами, такими как поливинилбутираль, при температуре окружающей среды, требуют использования больших количеств для достижения характеристик обычных многослойных промежуточных слоев. Эти пластификаторы с высоким содержанием могут, однако, стать более совместимыми при высокой температуре, приводя к повышенной текучести в автоклаве, потому что высокое содержание пластификатора увеличивает "свободный объем" полимерной цепи. Такие менее совместимые пластификаторы включают в себя, не ограничиваясь этим, высокомолекулярные пластификаторы, такие как полимерные пластификаторы (полиадипаты с молекулярной массой меньше чем 2000 Да), соевое масло и эпоксидированное соевое масло. Смеси двух или более пластификаторов с различной совместимостью также могут использоваться для того, чтобы увеличить текучесть наружных слоев при обработке в автоклаве. Наружный слой будет обычно включать в себя от приблизительно 30 до приблизительно 55 частей пластификатора (пластификаторов) на сотню, более предпочтительно от приблизительно 35 до приблизительно 50 частей пластификатора (пластификаторов) на сотню, без воздействия на характеристики обычных многослойных промежуточных слоев. Конечно же, другие количества также могут использоваться для конкретных применений.

[029] В некоторых вариантах осуществления обычный пластификатор имеет углеводородный сегмент длиной менее 20, менее 15, менее 12 или менее 10 атомов углерода. Подходящие обычные пластификаторы для использования в этих промежуточных слоях включают в себя, среди прочего, сложные эфиры многоосновной кислоты или многоатомные спирты. Подходящие пластификаторы включают в себя, например, этан триэтиленгликольдиметилгексаноат ("3-GEH"), тетраэтиленгликольди-(2-этилгексаноат), триэтиленгликольди-(2-этилбутират), триэтиленгликольдигептаноат, тетраэтиленгликольдигептаноат, дигексиладипат, диоктиладипат, гексилциклогексиладипат, диизонониладипат, гептилнониладипат, дибутилсебацинат, полимерные адипаты, соевые масла и эпоксидированные соевые масла, а также их смеси. Более предпочтительным пластификатором является 3-GEH. Дополнительно к этому пластификаторы, которые являются совместимыми при высоких температурах, могут быть предпочтены для дополнительного увеличения текучести промежуточного слоя.

[030] Используемое в настоящем документе количество пластификатора или любого другого компонента в промежуточном слое может измеряться в частях на сотню частей смолы (phr) по массе. Например, если к 100 г полимерной смолы добавляются 30 г пластификатора, содержание пластификатора в получающемся пластифицированном полимере составляет 30 частей на сотню. Когда в настоящей патентной заявке дается содержание пластификатора в полимерном слое, содержание пластификатора в конкретном слое определяется как количество частей пластификатора на сотню в расплаве, который использовался для того, чтобы получить этот промежуточный слой.

[031] Пластификаторы работают путем их встраивания между цепями полимеров, отодвигая их друг от друга (увеличивая "свободный объем") и таким образом значительно понижая температуру стеклования (T_g) полимерной смолы (обычно на 0,5-4°C/phr), делая материал более мягким. В этом плане количество пластификатора в промежуточном слое может быть выбрано так, чтобы воздействовать на температуру стеклования (T_g) нужным образом. Температура стеклования (T_g) является температурой, которая отмечает переход от стеклообразного состояния промежуточного слоя к высокоэластическому состоянию. В большинстве случаев более высокое количество пластификатора может привести к понижению температуры стеклования T_g. Обычные промежуточные слои предшествующего уровня техники имеют температуру стеклования T_g в диапазоне от приблизительно 0°C для акустических (уменьшающих шум) промежуточных слоев до приблизительно 45°C для штормовых и авиационных приложений.

[032] Температура стеклования (T_g) определяется с помощью динамического механического анализа (DMA). Динамический механический анализ измеряет динамический (эластический) модуль упругости (Gʹ) в Паскалях, модуль податливости (вязкости) (Gʹʹ) в Паскалях, фактор потерь (коэффициент затухания механических колебаний) (LF) [tg(delta)] образца для испытания как функцию температуры при заданной частоте, а также скорость изменения температуры. Образец полимерного листа испытывается в режиме сдвига при частоте колебаний 1 Гц при увеличении температуры образца от -20°C до 70°C со скоростью 2°C/мин. Температура стеклования T_g затем определяется по положению пика коэффициента потерь на температурной шкале в °C.

[033] Температура стеклования промежуточного слоя также коррелируется с жесткостью промежуточного слоя - чем выше температура стеклования, тем более жестким является промежуточный слой. В большинстве случаев промежуточный слой с температурой стеклования 30°C или выше увеличивает прочность ветрового стекла и жесткость при кручении. Мягкий промежуточный слой (обычно характеризуемый как промежуточный слой с температурой стеклования ниже чем 30°C), с другой стороны, способствует эффекту звукового поглощения (то есть улучшению акустических характеристик). Многослойные промежуточные слои по настоящему изобретению комбинируют эти два выгодных свойства (то есть прочностное и акустическое) путем использования более твердых или более жестких наружных слоев, ламинированных с более мягким внутренним слоем (например, жесткий//мягкий//жесткий), причем наружные слои имеют увеличенную текучесть при температурах автоклава. В различных вариантах осуществления многослойные промежуточные слои обычно включают в себя наружные слои с температурой стеклования от приблизительно 30°C до приблизительно 55°C и внутренний слой (слои) с температурой стеклования от приблизительно 0°C до приблизительно 10°C. Например, некоторые предпочтительные многослойные конфигурации могут быть следующими:

(T_g>25°C)//(T_g<10°C)//(T_g>25°C);

(25°C <T_g <55°C)//(T_g <10°C)//(25°C <T_g <55°C); и

(25°C <T_g <55°C)//(T_g > -15°C)//(25°C <T_g <55°C).

Эти конфигурации являются всего лишь примерными и никоим образом не предназначаются для ограничения типов многослойных конфигураций, рассматриваемых в данном раскрытии. Полезным, тем не менее, является то, что при использовании наружных слоев, имеющих увеличенную текучесть при температурах обработки в автоклаве, многослойные промежуточные слои будет меньше подвергаться образованию дефектов морозного узора.

[034] Смола поливинилбутираля производится при помощи известных процессов ацеталирования в воде или в растворителе путем реакции поливинилового спирта ("PVOH") с масляным альдегидом в присутствии кислотного катализатора, разделения смеси, стабилизации и сушки смолы. Такие процессы ацеталирования раскрываются, например, в американских патентах № 2282057 и № 2282026, а также в публикации Vinyl Acetal Polymers, in Encyclopedia of Polymer Science & Technology, 3^rd edition, Volume 8, pages 381-399, by B. E. Wade (2003), полные раскрытия которых включены в настоящий документ посредством ссылки. Смола является коммерчески доступной в различных формах, например, как смола Butvar® производства компании Solutia Inc.

[035] Используемое в настоящем документе содержание остаточного гидроксила (посчитанного как содержание поливинилового спирта ("PVOH")) относится к количеству гидроксильных групп, остающихся в качестве боковых групп на цепях полимера после завершения обработки. Например, поливинилбутираль может быть произведен путем гидролиза поливинилацетата в поливиниловый спирт, а затем реакции поливинилового спирта с масляным альдегидом для того, чтобы сформировать поливинилбутираль. Обычно в процессе гидролиза поливинилацетата не все ацетатные боковые группы преобразуются в гидроксильные группы. Далее, реакция с масляным альдегидом обычно не приводит к преобразованию всех гидроксильных групп в ацетальные группы. Следовательно, в любом полученном поливинилбутирале обычно будут содержаться остаточные ацетатные группы (такие как винилацетатные группы) и остаточные гидроксильные группы (такие как винилгидроксильные группы) в качестве боковых групп на цепи полимера. Используемое в настоящем документе содержание остаточного гидроксила измеряется в массовых процентах в соответствии со стандартом ASTM 1396.

[036] В различных вариантах осуществления содержание остаточного гидроксила в смоле поливинилбутираля для наружного слоя (слоев) и внутреннего слоя (слоев) различается. Смола для внутреннего слоя (слоев), например, может включать в себя от приблизительно 9% мас. до приблизительно 18% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт, от приблизительно 9% мас. до приблизительно 16% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт, или от приблизительно 9% мас. до приблизительно 14% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт. Смола для наружного слоя (слоев), например, может включать в себя от приблизительно 13% мас. до приблизительно 35% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт, от приблизительно 13% мас. до приблизительно 30% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт, или от приблизительно 15% мас. до приблизительно 22% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт; и наиболее предпочтительно, для определенных вариантов осуществления, от приблизительно 17,25% мас. до приблизительно 22,25% мас. остаточных гидроксильных групп, посчитанных как поливиниловый спирт. Смола для внутреннего слоя (слоев) или для наружного слоя (слоев) или и для наружного слоя (слоев), и для внутреннего слоя (слоев) также может включать в себя менее чем 20% мас. остаточных сложноэфирных групп, менее чем 15% мас., менее чем 13% мас., менее чем 11% мас., менее чем 9% мас., менее чем 7% мас., менее чем 5% мас., или менее чем 1% мас. остаточных сложноэфирных групп, посчитанных как сложный поливиниловый эфир, например ацетат, с остатком, являющимся ацеталем, предпочтительно бутирацеталем, но опционально включающим в себя в незначительном количестве другие ацетальные группы, например 2-этилгексанальную группу (см., например, американский патент № 5137954, полное раскрытие которого включено в настоящий документ посредством ссылки).

[037] Следует отметить, что для данного типа пластификатора совместимость пластификатора в полимере в значительной степени определяется содержанием гидроксила в полимере. Полимеры с большим содержанием остаточного гидроксила обычно коррелируются с пониженной совместимостью или эффективностью пластификатора. В противоположность этому полимеры с низким содержанием остаточного гидроксила обычно дают увеличенную совместимость или эффективность пластификатора. В большинстве случаев этой корреляцией между содержанием остаточного гидроксила в полимере и совместимостью/эффективностью пластификатора можно управлять и использовать ее для того, чтобы добавлять надлежащее количество пластификатора к полимерной смоле и устойчиво поддерживать разницу в содержании пластификатора в многослойных промежуточных слоях.

[038] Стандартная смола поливинилбутираля, используемая в обычных однослойных промежуточных слоях и в наружных слоях многослойных промежуточных слоев, обычно имеет молекулярную массу больше чем приблизительно 150000 Да по результатам измерения при помощи эксклюзионной хроматографии, использующей низкое угловое рассеяние света лазера. Используемый в настоящем документе термин "молекулярная масса" означает среднемассовую молекулярную массу. Совершенно неожиданно, однако, было обнаружено, что низкомолекулярные наружные слои (то есть имеющие молекулярную массу меньше чем приблизительно 140000 Да) могут использоваться для того, чтобы увеличить текучесть в промежуточных слоях поливинилбутираля без ухудшения других свойств промежуточных слоев. В частности, текучесть получающегося промежуточного слоя при более высоких температурах эффективно увеличивается, особенно при температуре связывания поливинилбутираля со стеклом во время производства, например, в автоклаве, как будет обсуждено ниже. В результате уровни напряжения в ветровых стеклах и в ламинированном стекле уменьшаются, потому что промежуточный слой частично заполняет область зазора во время сборки ветрового стекла (например, во время удаления воздуха), и во время обработки в автоклаве. Кроме того, увеличенная текучесть в результате более низкой молекулярной массы не влияет на температуру стеклования или жесткость слоев при нормальной температуре. Промежуточные слои с высокой текучестью по настоящему изобретению имеют наружные слои с молекулярными массами меньше чем приблизительно 140000 Да, меньше чем приблизительно 135000 Да, меньше чем приблизительно 130000 Да, меньше чем приблизительно 125000 Да, меньше чем приблизительно 120000 Да, меньше чем приблизительно 115000 Да, меньше чем приблизительно 110000 Да, изменяющиеся в пределах от меньше чем 140000 Да до больше чем 110000 Да, и внутренние слои с молекулярной массой, которая обычно больше чем приблизительно 140000 Да, или больше чем 150000 Да, или больше чем 300000 Да. В другом варианте осуществления настоящего изобретения промежуточные слои с высоко