抗腐蝕的多層窗膜構造的製作方法

2023-09-18 14:08:15

專利名稱：抗腐蝕的多層窗膜構造的製作方法
背景技術：
本發明總體上涉及窗膜，具體來講，涉及包括金屬層的多層窗膜。金屬化窗膜是已知的。例如，美國專利No. 3，290，203公開了一種粘合於窗玻璃內 表面的柔性且透明的金屬化片狀材料。金屬化窗膜通常包括聚合物膜(例如，聚脂膜)，該 聚合物膜上塗有銅、銀、金、青銅、鋁、不鏽鋼、鎳-鉻和其他常見金屬或金屬氧化物。這些金 屬材料在惡劣環境中(例如，在沿海地區)往往會被腐蝕。為了減少腐蝕，可用密封劑(例 如，矽樹脂密封劑)密封窗膜邊緣，但是這會增加安裝成本。為了減少金屬層裸露邊緣的腐蝕，可用緩蝕劑處理金屬層的裸露邊緣。例如，美國 專利No. 6，090, 451 (Barth等人)公開了通過以下方式來密封窗膜的邊緣沿著要密封的窗 膜的邊緣，以擦拭接觸的方式移動用液態密封劑飽和的多孔塗敷器尖端，以便使液態密封 劑的一部分從飽和塗敷器尖端轉移到窗膜邊緣。美國專利No. 6，294，233 (Barth等人)公開了透明的封邊窗膜。該窗膜的邊緣優 選地被液體溶劑化聚合物材料密封，該材料經固化後會形成顯著地使周圍環境產生的降解 效應最小的固態透明密封。美國專利No. 4，645，714(Roche)公開了用於太陽光反射器或螢光燈裝置的耐用 鏡面反射鏡，這些鏡面反射鏡是通過在聚酯膜上氣相沉積銀並防護性地在其上覆蓋含銀緩 蝕劑(例如，雙巰基乙酸乙二醇酯)的透明丙烯酸酯聚合物塗層而形成。

發明內容
存在對防腐蝕窗膜構造的需求，更具體地講，需要使多層窗膜金屬層(例如銀)的 暴露邊緣部分具有耐腐蝕性的簡單、低成本並且有效的方法。本發明總體上提供了一種多層、金屬化、視覺上透明且抗腐蝕的窗膜構造。在一個 示例性的實施例中，本發明提供一種透明窗膜，該窗膜包括具有相對主表面的聚合物背襯 層、背襯層的相對主表面中的至少一個上塗覆的金屬層以及金屬層上塗覆的粘合劑層，其 中所述粘合劑包含阻蝕材料。在各種實施例中，金屬層可包括(例如)鋁、鋅、銅、銀、金等。在另一個實施例中，該金屬層的每一側與電介質材料層相鄰接。電介質材料層可 包含金屬氧化物。在具體的方面，電介質層可包含銦錫氧化物、二氧化鈦或氧化鋅。在具體的實施例中，阻蝕材料可包括雙巰基乙酸乙二醇酯(GDA)。在另一個示例性的實施例中，本發明提供了一種透明窗膜，所述窗膜包括聚合物 膜，所述聚合物膜具有對置的第一主表面和第二主表面；安裝粘合劑層，所述安裝粘合劑 層被塗覆在所述聚合物膜的所述第一主表面上，以將所述窗膜粘合到基底上；第一層合粘 合劑層，所述第一層合粘合劑層包含與所述聚合物膜的所述第二主表面相鄰布置的阻蝕材 料；以及金屬層，所述金屬層與所述第二粘合劑相鄰布置。在更具體的實施例中，聚合物膜 可包括與第二層合粘合劑層粘合的第一聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和第二聚對苯二 甲酸乙二醇酯(PET)膜。在一個實施例中，安裝粘合劑可包括壓敏粘合劑，並且第一層合粘合劑層可包括
3熱熔粘合劑。在另一個實施例中，金屬層可包括金屬氧化物和金屬的一系列交替層。金屬 氧化物可包括氧化銦或銦錫氧化物。在具體的實施例中，金屬可包括銀。在另一個方面，包含阻蝕材料的層合粘合劑層包括按重量計為約0. 01%至約5% 的阻蝕材料。阻蝕材料可選自1-十八硫醇(ODT)、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙酸酯)(TMP)、 5-甲基-IH-苯並三唑(MBT)、季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(PTT)和雙巰基乙酸乙二醇酯 (GDA)。在另一個方面，本發明提供一種包括透明金屬化窗膜的窗膜組件，如上所述，其應 用到窗戶上。如果窗膜將用來抑制從結構體中洩露高頻(例如，100MHz-6GHz)的通信信號，那 麼具有高導電性金屬層的窗膜是可取的。為了獲得導電性、透射和反射性能方面具有最佳 組合的窗膜，希望使用純銀來製備金屬層。在存在諸如水和氯等大氣要素的情況下，銀層(具體來講)極易受腐蝕，尤其是沿 著窗膜的暴露邊緣。也就是說，即使窗膜構造中的銀層會受到塗層或層合膜的保護，但銀層 也將會沿其邊緣暴露到周圍環境的腐蝕性成分中。在存在(例如)鹽和水分的情況下，腐蝕 過程隨著環境溫度的升高而加快。腐蝕不美觀，並且會影響窗膜的性能特性。為了使銀層 免受腐蝕，通常將銀層製成合金或夾在其他金屬層之間，例如夾在銅或金之間。然而，這些 防腐蝕方法增加了窗膜的成本，改變了窗膜的外觀和光透射性，還降低了金屬層的導電性。在許多情況下，希望窗膜在太陽光譜(400-800nm)的可見光部分具有低反射性 而在近IR範圍(800nm-2500nm)內保持高度反射。以A/B/A/B...型序列具有電介質/ 金屬/電介質層的多層窗膜構造可以通過定製各個層的厚度來製備，以使得在可見光 範圍內的反射受到抑制。這種膜在(例如)美國專利6，007，901 (Maschwitz等人)和 6，391，400 (Russell等人)中有所描述。本發明提供一種窗膜構造，其中緩蝕劑是窗膜構造的一個重要組成部分，而不是 應用到窗膜上的局部或表面的處理。也就是說，本發明無需處理窗膜，即可實現抗腐蝕。因 此，使用緩蝕劑並不需要額外的處理或安裝步驟，從而簡化了安裝過程且降低了勞動力成 本。此外，通過將抗腐蝕材料摻入到窗膜結構中，實現了對於腐蝕更完整、更有效的保護。也 就是說，本發明提供了一種窗膜結構，其中整個金屬層(而不僅僅是金屬層邊緣)都是耐腐 蝕的。本發明的優點在於，它提供了具有耐腐蝕性金屬層的窗膜，否則該窗膜將容易受 到腐蝕。其他優點包括它提供了一種改善多層金屬化窗膜構造中的金屬層暴露邊緣的耐 腐蝕性的快捷、簡易和高性價比方法。本發明的另一個優點在於，它提供了改善的耐腐蝕性 銀層，從而提高含銀層窗膜的使用壽命和性能。再一個優點在於，在許多終端使用的應用 中，改善的耐腐蝕性可無需對窗膜進行封邊，這種封邊任務是困難、棘手和耗時的。


參照附圖，將對本發明進一步進行描述，其中圖1是根據本發明的簡易形式窗膜的放大剖視圖；以及圖2是本發明替代實施例的放大剖視圖。
具體實施例方式本說明書和所附權利要求書中使用的術語「聚合物」、「聚合物型」應被理解為包括 聚合物、共聚物(例如，使用兩種或更多種不同單體形成的聚合物)、低聚物以及它們的組 合，以及可形成可混溶共混物的聚合物、低聚物或共聚物。現在參見附圖，圖1示出了用於選擇性過濾透過窗的電磁波的多層窗膜複合物2。 窗膜2包括具有對置的主表面4a、4b的聚合物背襯層4、與背襯層4的一個主表面4b相鄰 設置的金屬層6以及與背襯層4相對、與金屬層相鄰設置的粘合劑層8。背襯層4可以是通常用於太陽能控制膜或安全膜的任何透明的聚合物膜，所述太 陽能控制膜或安全膜包括(例如)多層膜和由雙軸取向的聚丙烯或聚對苯二甲酸乙二醇酯 (PET)形成的膜。一種特別適合的背襯層是聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的雙(2)密爾層。 其他適合的膜包括聚乙烯醇縮丁醛(PVB)膜和美國專利No. 5，427，842 (Bland等人)和美 國專利No. 5，604，019 (Bland等人)中所描述的膜，這兩個專利均以引用方式併入本文中。 適用於背襯層4的膜是得自3M公司(St. Paul,MN)的商標名稱為SCLL400的膜和2密爾的 SCLL150 膜。該金屬層6可以由普通金屬(例如，銀、金、銅、青銅、鋅、鋁、不鏽鋼、鎳、鉻等、金屬 氧化物以及這類材料的組合)形成。在一個示例性實施例中，金屬層6由銀形成。在另一 個實施例中，金屬層6可夾在電介質材料之間。也就是說，金屬層6的每一側與電介質材料 層相鄰接，從而形成了電介質/金屬/電介質層的A/B/A/B...型序列。例如，電介質材料 層可包含金屬氧化物，如氧化銦錫、二氧化鈦和氧化鋅。粘合劑層8與金屬層6相鄰設置，使得金屬層6夾在背襯層4和粘合劑層8之間。 該粘合劑層8可以是(例如)常用於將太陽能控制膜或安全膜貼到基板(例如，窗玻璃格) 上的那些粘合劑，包括丙烯酸酯壓敏粘合劑和水活粘合劑。窗膜2包括相對的第一主表面10和第二主表面12以及外圍邊緣表面14。該外圍 邊緣表面包括左邊緣14a和右邊緣14b以及前後邊緣(未示出)。由於金屬層6沿窗膜2 的外圍邊緣表面14暴露於大氣條件下，因此窗膜2沿著邊緣14最有可能受到腐蝕。根據本發明的一個方面，已經發現，通過將阻蝕材料(例如，硫醇(通常稱為硫 醇))加入粘合劑8中，窗膜2 (其中金屬層6暴露於環境條件下)沿著邊緣14的腐蝕程度 可得以抑制或降低。因此，本發明總體涉及將阻蝕材料合併到窗膜構造中。適合的阻蝕材料包括巰基乙酸、3-巰基丙酸、11-巰基十一酸、苯硫酚、二苯硫醚、 N-(2-羥乙基)巰基乙醯胺、2，2' -二巰基二乙醚、2，2' -二巰基二乙硫醚、1，2-乙二硫 醇、以及3-巰基丙基三甲氧基矽烷、雙(3-巰基丙酸)乙二醇、三羥甲基丙烷三(3-巰基丙 酸)、十八硫醇、雙十六烷基二硫、巰基乙酸十八烷酯、1-十八硫醇(ODT)、三羥甲基丙烷三 (3-巰基丙酸酯)(TMP)、5_甲基-IH-苯並三唑(MBT)，季戊四醇四(3-巰基丙酸酯)(PTT) 和雙巰基乙酸乙二醇酯(GDA)。根據所使用的特定阻蝕材料，粘合劑層8中的阻蝕材料的濃度範圍為至少約 0.001%、至少約0.01%或至少約0.05% (按阻蝕材料的乾燥固體的重量計)至不超過約 7%、不超過約6%以及不超過約5% (按阻蝕材料的乾燥固體的重量計)。出人意料的是， 已發現，緩蝕劑水平低至0.05% (按乾燥固體的重量計)可有效減少腐蝕。人們還發現，當 粘合劑中阻蝕材料的量增加到超過一定程度時會影響粘合劑的粘結性能。因此，粘合劑中需要存在的阻蝕材料的量是足以達到所需的抗腐蝕性能的水平，並且還能保持所需的粘合 劑的性能。也就是說，粘合劑中存在的緩蝕劑的量將為需要達到金屬層所需的抗腐蝕水平 的量，而不需要降低其所需的粘合劑的性能。現在參照圖2，其示出了具有粘合劑層的替代的金屬化窗膜20，該粘合劑層包含 用於賦予金屬層(具體來講，金屬層邊緣)抗腐蝕性的緩蝕劑。窗膜20包括設置在安裝壓敏粘結劑(PSA) 26的層上方的隔離襯片22，其起到粘結 性地將窗膜20粘合到基板表面(例如，窗玻璃格)上的作用。襯片22可以是(例如)一 密爾厚的聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)的層。在將窗膜20施加到表面之前，襯片22用來 在窗膜20的貯存和處理過程中保護PSA層26，並在安裝前被去除以暴露PSA層26。與安裝粘合劑層26相鄰的分別是第一聚合物膜層28、第一層合粘合劑層30、第二 聚合物膜層32層和第二層合粘合劑層34。第一聚合物膜層28和第二聚合物膜層32可以是(例如)抗撕裂膜。第一聚合物 膜層28和第二聚合物膜層32可以是相同或不同的膜。適合的膜包括聚乙烯醇縮丁醛(PVB) 膜以及美國專利No. 5，427，842 (Bland等人)和美國專利No. 5，604，019 (Bland等人)中所 描述的膜，兩專利均以引用方式併入本文中。適用於第一抗撕裂聚合物膜層28和第二抗撕 裂聚合物膜層32的特定膜分別是可得自3M公司(St. Paul, MN)的SCLL400膜和2密爾的 SCLL150 膜。適合的層合粘合劑包括熱熔粘合劑和丙烯酸PSA。適合的熱熔粘合劑是可得自 Shell Chemical公司(Akron，0hio)的商品名稱為VITEL聚酯熱熔粘合劑的無定形聚對苯 二甲酸乙二醇酯(PET)。適合的丙烯酸PSA包括丙烯酸異辛酯和丙烯醯胺。特定的丙烯酸壓 敏粘合劑(PSA)包括得自3M公司(St.Paul，MN)的商品名稱為90/10 Ι0Α/ΑΑ或95/5I0A// 丙烯醯胺丙烯酸PSA的那些。根據該窗膜的一個方面，第二層合粘合劑層34包括以上關於 粘合劑層8所描述的阻蝕材料。與第二層合粘合劑層34相鄰的是金屬層36，該金屬層36包括氧化銦(III) (InO) 36a和銀(Ag) 36b的一系列交替層。可以使用銦錫氧化物(ITO)來替代InO。與金屬層 36相鄰的是聚合物背襯層38。該背襯層38可以是(例如)兩(2)密爾厚的聚對苯二甲酸乙 二醇酯(PET)層。金屬層36和背襯層38的組合(在圖2中用字母「A」指定)限定了用來減 弱IOOMHz至6GHz和120GHz至40THz的頻率範圍內電磁波的過濾膜。適合的膜在(例如)美 國專利No. 4，613，530 (Hood等人)和美國專利No. 4，799，745 (Meyer等人)中有所描述，兩 專利均以引用方式併入本文中。適合的膜包括可得自Southwall Technologies (PaloAlto, CA)的EMI/RFI屏蔽膜。適用於過濾膜「A」的特定膜為可得自Southwall Technologies的 XEM2. 4 膜。可選的硬塗層40設置在背襯層38上，以提供具有改善耐久性和耐刮擦性的窗膜 20。適用於硬塗層的材料包括丙烯酸硬塗層，例如，Acryloid A-Il和Paraloid K-120N，可 得自Rohm&Haas，Philadelphia，Pa.；氨基甲酸酯丙烯酸酯，例如美國專利No. 4，249，011中 所述的那些以及可得自Sartomer公司(Westchester，Pa.)的那些；以及由脂肪族多異氰酸 酯(如，可得自Miles有限公司(Pittsburgh, Pa.)的DesmodurN-3300)與聚酯(如，可得 自Union Carbide (Houston, Tex.)的TonePolyol 0305)的反應製得的氨基甲酸酯硬塗層。安裝粘合劑層26以及層合粘合劑層30、34可選自對本領域內的技術人員來說已知的常規粘合劑，不同之處在於阻蝕材料摻入到與金屬層36相鄰的層合粘合劑層34，從而 賦予金屬層36耐腐蝕性。粘合劑層也可包括添加劑，如UV吸收劑或其他可選的成分。
本領域的普通技術人員可以理解，在不偏離本發明概念的情況下可以對上述本發 明進行各種變化和修改。因此，本發明的範圍不應限於本專利申請所述的結構，而只應受權 利要求中的文字所述的結構和其等同結構的限制。
權利要求
一種透明窗膜，包括(a)聚合物背襯層，所述聚合物背襯層具有對置的主表面；(b)金屬層，所述金屬層被塗覆在所述背襯層的對置的主表面中的至少一個上；以及(c)粘合劑層，所述粘合劑層被塗覆在所述金屬層上，其中所述粘合劑包含阻蝕材料。
2.根據權利要求1所述的窗膜，其中所述粘合劑層包含按重量計為約0.01%至約5% 的阻蝕材料。
3.根據權利要求1所述的窗膜，其中所述金屬層主要由銀組成。
4.根據權利要求1所述的窗膜，其中所述金屬層包含鋁、鋅、銅、銀和金中的至少一種。
5.根據權利要求4所述的窗膜，其中所述金屬層每一側與電介質材料層相鄰接。
6.根據權利要求5所述的窗膜，其中所述電介質材料層包含金屬氧化物。
7.根據權利要求6所述的窗膜，其中所述電介質層包含銦錫氧化物、二氧化鈦和氧化 鋅中的至少一種。
8.根據權利要求1所述的窗膜，其中所述阻蝕材料是雙巰基乙酸乙二醇酯(GDA)。
9.一種透明窗膜，包括(a)聚合物膜，所述聚合物膜具有對置的第一主表面和第二主表面；(b)安裝粘合劑層，所述安裝粘合劑層被塗覆在所述聚合物膜的第一主表面上，以將所 述窗膜粘合到基底上；(c)第一層合粘合劑層，所述第一層合粘合劑層包含與所述聚合物膜的第二主表面相 鄰布置的阻蝕材料；以及(d)金屬層，所述金屬層與第二粘合劑相鄰布置。
10.根據權利要求9所述的窗膜，其中所述聚合物膜包括與第二層合粘合劑層粘合的 第一聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜和第二聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)膜。
11.根據權利要求10所述的窗膜，其中所述安裝粘合劑包括壓敏粘合劑。
12.根據權利要求11所述的窗膜，其中所述第一層合粘合劑層包括熱熔粘合劑。
13.根據權利要求12所述的窗膜，其中所述金屬層包括金屬氧化物和金屬的一系列交 替層。
14.根據權利要求13所述的窗膜，其中所述金屬氧化物是氧化銦和銦錫氧化物中的至 少一種。
15.根據權利要求14所述的窗膜，其中所述金屬包括銀。
16.根據權利要求15所述的窗膜，其中所述第一層合粘合劑層包括按重量計為約 0. 01 %至約5 %的阻蝕材料。
17.根據權利要求16所述的窗膜，其中所述阻蝕材料選自1-十八硫醇(ODT)、三羥甲 基丙烷三(3-巰基丙酸酯)(TMP)、5_甲基-IH-苯並三唑(MBT)、季戊四醇四(3-巰基丙酸 酯)(PTT)和雙巰基乙酸乙二醇酯(GDA)。
18.一種窗組件，包括(a)窗框；(b)窗用玻璃，所述窗用玻璃布置在所述窗框內，並具有對置的主表面；(c)根據權利要求9所述的窗膜，所述窗膜與所述窗用玻璃的對置的主表面中的至少 一個相鄰布置。
全文摘要
本發明提供了一種多層透明窗膜，其包括具有對置的主表面的聚合物背襯層、在背襯層的對置的主表面中的至少一個上塗覆的金屬層以及金屬層上塗覆的粘合劑層，其中所述粘合劑包含阻蝕材料。
文檔編號C08J5/18GK101909874SQ200880123604
公開日2010年12月8日 申請日期2008年12月11日 優先權日2007年12月31日
發明者拉古納特·帕蒂亞 申請人:3M創新有限公司