減少聲透射用玻璃層壓體的製作方法

2023-05-26 18:18:56 3

專利名稱：減少聲透射用玻璃層壓體的製作方法
本申請要求2004年9月20日提交的美國臨時申請No.60/611,596的權益。
背景技術：
發明領域本發明涉及玻璃裝配應用中使用的層壓體。本發明具體地涉及可用來作為隔音用聲學玻璃裝配的層壓體。
相關技術描述有隔音性能的玻璃層壓體已經在建築學應用中以及車輛中得到使用。這樣的聲學層壓體是減少外聲源向建築物或汽車等的內部的聲透射所希望的。
增塑的聚乙烯醇縮丁醛(PVB)片材已用於製造透明層壓體構件，例如運輸器包括汽車、摩託車、船和飛機的風擋，建築物例如辦公(寫字)樓、公寓樓、房屋、和/或商用建築物的窗戶等。
在現代運輸器中-尤其在火車、飛機和汽車中，乘客舒適已經成為涉及各該運輸器的商業交易中的一個重要賣點。現代運輸器的一個重要特色是能最大限度降低源於該運輸器客艙外部的噪音。汽車尤其注重改善旅客乘坐的聲學品質。來自發動機艙、輪胎在道路或地面上滾動的聲音、和汽車在空氣中快速移動時產生的風噪音等的噪音，全都是對汽車按意向使用時所發生的噪音的貢獻者。
為了改善乘客旅行的寂靜性，已經對汽車進行了各種改進和修飾。然而，噪音的一個主要來源是透過運輸器窗戶的聲音。汽車的窗戶典型地是聲波的良導體-尤其在臨界聲頻即在人耳可感受的聲頻。進而，辦公樓及其它建築物中從該建築物外部傳來的噪音的聲減少設定得使外部噪音能達到建築物內部分散水平會是理想的。
各種專利描述了解決運輸器中和/或建築物中噪音減少的發明性嘗試。美國專利No.5,368,917和美國專利No.5,478,615描述了包含慣常聚乙烯醇縮丁醛(PVB)的運輸器用聲學層壓玻璃裝配。美國專利No.6,132,882描述了一種隔音層壓體，包含一個減振層例如聚丙烯酸酯、至少一個可撓曲塑料層例如PVB、和一枚剛性玻璃或塑料片材。美國專利No.5,773,102描述了一種隔音層壓玻璃板，其中一種高性能聲學薄膜與至少一種有普通聲學性能的薄膜例如PVB組合。美國專利No.5,190,826描述了隔音層壓玻璃中使用的夾層。美國專利No.6,074,732描述了一種由其間有依次為PVB/PET/丙烯酸酯/PET/PVB的聚合物層的兩枚玻璃片材製成的隔音層壓窗。該PVB層是慣常的(即非聲學的)PVB。美國專利No.6,432,522描述了包含一種有至少2層的夾層薄膜的、有消音性能的透明層壓體。WO 01/19747A1描述了玻璃層壓體，其中PVB用20～50wt％一種雙組分增塑劑混合物軟化(增塑)的，該混合物包含30～70wt％一種聚亞烷基二醇作為組分之一。然而，使用軟化PVB的層壓體的抗衝擊性能會受到有害影響。
乙烯酸共聚物或其鹽的使用產生了尤其可用來作為汽車和建築物中抗威脅玻璃裝配單元的剛性夾層。由於這些材料的剛性和對有已知聲學性能的其它夾層材料例如PVB的粘合力相對缺乏，賦予這樣的夾層以隔音性能會是困難的。
可能理想的是有一種具有保留了其抗衝擊性能和耐穿透性能的隔音性能的層壓體。在抗威脅玻璃裝配單元中有這樣的性能會是特別理想的。
發明概要一方面，本發明是一種隔音層壓體物品，包含至少3層複合夾層，其中該複合夾層中的一層是一種配置於2個不類似聚合物層之間的聚酯(PET)聚合物，且其中該不類似聚合物是選自下列一組的聚合物聚乙烯醇縮丁醛(PVB)、ionoplast樹脂(離聚物)、聚氨酯(PU)、聚氯乙烯、聚碳酸酯、聚縮醛、乙烯酸共聚物包括乙烯酸三元共聚物(酸共聚物)、和聚烯烴包括聚乙烯和聚丙烯。
發明詳細描述在一種實施方案中，本發明是一種有隔音性能的層壓體。本發明的層壓體在約10℃～約30℃範圍內的溫度下在約10Hz～約10,000Hz的頻率範圍內有隔音性能。本發明的層壓體包含一種包含至少三個聚合物層的多層複合夾層。較好，該複合夾層賦予該層壓體以在約10℃～約30℃範圍內的溫度下在約1000Hz～約5000Hz範圍內的隔音性能。更好，該夾層在約15℃～約25℃範圍內的溫度下提供了上述隔音性能。
隔音-如該術語在本專利申請中所使用的-係指聲音從一種層壓體的入射表面(暴露於聲波的表面)透射到該層壓體的內表面(該入射表面的反面)時發生的聲音損失。個體層壓體玻璃裝配構造有可以為每一種構造測定的而且可以與該玻璃裝配的聲音透射損失相關聯的損失因子和等效彎曲剛性模量。本發明的層壓體玻璃裝配構造包含三層夾層層壓體構造，其用本文中所述方法在50～10000Hz的全量程內在20℃測定的損失因子大於約0.05。較好，本發明的層壓體在50～10000Hz的全量程內有至少約0.08的損失因子，更好在50～10000Hz的全量程內的損失因子是至少約0.15。
在本發明的實施例中，可以測定等效彎曲剛性模量來提供本發明的層壓體玻璃裝配的聲音透射損失。
本發明的隔音層壓體包含或基本組成為一個聚酯(PET)層配置於至少兩個化學上區別於該PET層的其它聚合物夾層之間，使得該層壓體構件可以描述為包含如下結構聚合物1/PET/聚合物2。聚合物1和聚合物2既可以是相同的材料，也可以是不同的材料。雖然該複合夾層的層壓體構造沒有嚴格的順序，但會較好的是，將該PET層直接配置於至少2個其它層之間，使得聚合物1和聚合物2各自接觸到該介入PET層的相反表面。可以設想其它層壓體構件，使之利用多個其中任何一層或以能提供理想聲學效果的任何組合併用本文中所述的化學上各異的夾層。特別好的是該層壓體有適合於使該層壓體付諸典型玻璃裝配應用的粘合力。適合的粘合力可以是這些聚合物層之間固有的，也可以是工藝處理的結果，還可以是這些層的至少一個表面上的塗層。
在一種實施方案中，該PET層可以是火焰處理的，以提高對不相似聚合物層的粘合力。在一種特別好的實施方案中，該PET層有一種施用到其至少一個表面、較好施用到該PET的兩個表面上的聚烯丙胺系底漆塗層。塗有本文中所述底漆的PET可以為本來無法以慣常方式層壓的2種不相似聚合物夾層的層壓提供一種手段。該底漆及其對PET聚合物層的施用描述於美國專利No.5,411,845、No.5,770,312、No.5,690,994、和No.5,698,329中。一般地說，該PET薄膜是用慣常方法擠塑和流延成為薄膜的，而且該聚烯丙胺塗料是要麼(i)在拉伸之前要麼(ii)在機器方向拉伸作業與橫向拉伸作業之間、和/或在2種拉伸作業以及在展幅機爐中熱定形之後施用到該PET薄膜上的。較好的是，該塗料可以在橫向拉伸作業之前施用，使得有塗層的PET纖維網能在展幅機爐中在約220℃的溫度約束下加熱，以期使該聚烯丙基胺能固化到該PET表面上。除這種固化塗層外，還可以在該拉伸和展幅機爐熱定形之後在它上面施用另一層聚烯丙基胺塗層，以期得到更厚的總體塗層。以這種一般方式處理的有塗層PET是本文中用來提高層壓體構造中不類似聚合物層之間的粘合力的底漆(PRIMER)。有塗層的PET層會是，例如，生產一種層壓體構造所需要的，其中本文中以上提到的聚合物1和聚合物2選自離聚物共聚物和聚乙烯醇縮丁醛。PVB和ionoplast夾層通常沒有諸如中間粘合劑層的火焰處理不會令人滿意地互相粘附。
本發明層壓體中的粘合強度是用90°剝離試驗測定的。本發明中不類似聚合物層之間的粘合強度，在沒有任何提高粘合力的處理時可以是約零(0)～約小於10磅/英寸，而有火焰處理時粘合強度可以提高到約10磅/英寸。使用本文中所述的PRIMER可以使剝離強度提高到至少約10磅/英寸、且較好達到至少15磅/英寸。剝離強度可以給出該多層層壓體的完整性的指示，而高剝離強度會是充分構建的層壓體中良好耐脫層性能的指示劑。
可用於本發明層壓體中的適用聚合物包括例如PET；PVB(標準非聲學PVB和/或「聲學」PVB，其中聲學PVB是高度增塑的PVB，如本文中所述)；ionoplast樹脂，即乙烯酸共聚物離聚物(即至少部分中和的酸共聚物)；乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)；聚氨酯；聚氯乙烯；聚碳酸酯；聚縮醛；乙烯酸共聚物(包括乙烯酸三元共聚物)；聚烯烴，包括聚乙烯和聚丙烯。對於本文中的使用較好的是本身透明或可以使之變得透明的聚合物，因此它們適合於在玻璃裝配終端應用中使用。對於本文中的使用特別好的是PET、PVB、和ionoplast樹脂。
非聲學PVB是一種可在Butacite商品名下購自杜邦公司(E.I.DuPont de Nemours and Company(DuPont))的市售產品。適合於本文中使用的Ionoplast樹脂是乙烯和不飽和羧酸的共聚物(包括三元共聚物)，其中至少該共聚物中酸基的一部分已經中和成該酸的鹽形式。適合於本發明中使用的Ionoplast樹脂的擠塑片材可以在SentryGlasPlus(SGP)的商品名下購自杜邦公司。
聚酯薄膜(PET)是也可以市購的眾所周知聚合物薄膜。適合於本文中使用的PET還可以包含一個硬塗層例如一種耐磨蝕聚矽氧烷材料或一種如美國專利申請序列號No.10/925,842中所述的低聚物塗層在其表面之一上。有聚矽氧烷塗層的PET可購自杜邦公司。在PET和其它聚合物例如PVB和SGP的層壓體中，慣常上可以通過某一處理步驟例如火焰處理來提高PET對其它聚合物的粘合力。在本發明的實施中，在使用慣常層壓方法將這些層層壓之前要麼對該PET火焰處理要麼將PRIMER施用到該不類似聚合物的任意表面上，可以改善PET對其餘任何一種聚合物的粘合力。使用PRIMER來改善PET對PVB的粘合可以消除為得到這些聚合物之間的適當粘合而對火焰處理的需要。
在一種實施方案中，可以使用該PET來使有低增塑劑含量(＜15pph份)-因而有較高模量-的僵硬PVB粘附到「正常」PVB和/或粘附到本文中定義的其它聚合物夾層材料上。
在一種特別好的實施方案中，本發明的隔音層壓體包含至少一層高度增塑了至少一種增塑劑或增塑劑混合物的隔音(聲學)PVB。在這種實施方案中，該增塑劑是以約40pph～約50pph份PVB的數量包括在內的。較好，該夾層的增塑量是約41pph～約49pph、更好是約42pph～約49pph、最好是約44pph～約47pph。在一種好得多的實施方案中，該隔音PVB是用一種增塑劑高度增塑的。可用於本發明實施的PVB描述於美國專利申請序號10/519,661，該專利申請全文列為本文參考文獻。
用於本發明實施的隔音(聲學)PVB可以當與該層壓體的其它成分組合時能提供所希望的聲學效果的任何厚度使用。然而，較好，所使用的PVB有約15密耳～約90密耳範圍內的厚度。更好，該隔音PVB的厚度在約1密耳～約60密耳範圍內、甚至更好在約10密耳～約40密耳範圍內。最好，該隔音PVB的厚度在約15密耳～約40密耳範圍內。不同厚度的多枚PVB片材可以疊在一起，以得到一種有所希望的厚度的隔音PVB疊。
適合用於本發明實施的增塑劑是慣常地與PVB一起使用的任何一種增塑劑。例如，可用於製備有增塑PVB的慣常增塑劑包括如下增塑劑聚乙二醇的二酯例如二(2-乙基己酸)三甘醇酯(3GO)、二庚酸四甘醇酯(4G7)、二(2-乙基丁酸)三甘醇酯、和己二酸二己酯。對於在高度增塑PVB中的使用來說，最好的是4G7。
較好，該增塑劑是就聲學PVB而言可以本文中以上所述數量與羥基值(OH值)約17～約23的PVB兼容(即，與該夾層形成一個單一相)者。較好，本發明的PVB的OH值為約18～約21、更好該OH值是約18～約19.5、最好約18～約19。對於在本發明的實施例中的使用來說，特別好的是可與有任何羥基值較好範圍的PVB兼容者。
一般來說，本發明的層壓體可以用於建築學應用以及運輸器應用。例如，本發明的層壓體可以用來作為建築物的窗；門；擋板；防風窗；防彈玻璃裝配；汽車中的側窗、夜間頂開窗、白天頂開窗和風擋；飛機和火車的窗戶；及其它應用，其中隔音層壓玻璃裝配會是所希望的。
本發明的聲學層壓體可以與裝飾性夾層組合，以產生除摻入設計、圖表、顏色、或其它裝飾性影像外還能減聲透射的玻璃裝配。
實施例這些實施例和比較例是只為說明目的而提供的，且無意以任何一種與本說明書所提供的教誨不一致的方式限制本發明的範圍。
有以下給出的結構的層壓體是使用慣常真空胎法以135℃、200psi和30分鐘的高壓釜循環製造的。
測試方法損失因子(η)測定損失因子是從一種玻璃梁樣品的輸入阻抗測量確定的。將一枚玻璃層體樣本(25mm×300mm)在其中心放置到一個衝擊鈕(15mm直徑)上，並以一種氰基丙烯酸膠固定到它上面。該衝擊鈕支撐於一個阻抗頭上，後者用來將所測量的力經由該衝擊鈕注入該樣本中。使用一種0～5000Hz的白噪音型力注入該樣本。然後使用下式計算該損失因子η＝Δfi/fresi，式中Δfi是其阻抗比最大阻抗小3dB的共振曲線上頻率(fresi)之間的頻率差。該樣本在測定之前和期間固定在一個有所希望設定溫度的環境室中。該阻抗頭連接一個阻尼延遲器，後者連接一個功率放大器，該放大器連接一個噪音發生器。該阻抗是由一臺FFT分析儀/計算機裝置測量的。該方法和裝置的詳細描述見ISO/PDPAS 16940(published 7/16/02)″Glass in Building-Glazing and Airborne SoundInsulation-Measurement of the Mechanical Impedance ofLaminated Glass″，該文列為本文參考文獻。
實施例1玻璃/離聚物/PET/PVB/玻璃層壓體是使用兩面都塗有聚烯丙基胺底漆塗層的PET製備的。層壓到該PET相反表面上的是各為30密耳厚PVB夾層(BE-1028 Butacite，可購自杜邦公司)和60密耳厚SentryGlasPlus ionoplast夾層(可購自杜邦公司)的一枚片材。該PET片材是6.5～7.0密耳厚。計算損失因子並報告於表1中。
比較例1(C1)遵照實施例1的程序，所不同的是本實例的層壓體包括2層離聚物夾層和該PET層。計算損失因子並報告於表1中。
比較例2(C2)構建一種結構為玻璃/90密耳離聚物/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結構報告於表1中。
比較例3(C3)構建一種結構為玻璃/90密耳PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
比較例4(C4)構建一種結構為玻璃/90密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
實施例2遵照實施例1的程序，所不同的是構建一種結構為玻璃/60密耳離聚物/PET/40密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
實施例3遵照實施例2的程序，所不同的是構建一種結構為玻璃/60密耳離聚物/PET/30密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結構報告於表1中。
實施例4遵照實施例3的程序，所不同的是構建一種結構為玻璃/60密耳PVB/PET/30密耳PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
實施例5遵照實施例4的程序，所不同的是構建一種結構為玻璃/60密耳聲學PVB/PET/30密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
實施例6遵照實施例5的程序，所不同的是構建一種結構為玻璃/60密耳PVB/PET/30密耳聲學PVB玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
實施例7遵照實施例6的程序，所不同的是構建一種結構為玻璃/60密耳彩色PVB/PET/40密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
比較例5(C5)構建一種結構為玻璃/40密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
比較例6(C6)構建一種結構為玻璃/30密耳聲學PVB/玻璃的層壓體並測定其損失因子。結果報告於表1中。
權利要求
1.一種隔音層壓體物品，包含在複合聚合物夾層中的至少三(3)個聚合物層，其中該複合夾層中至少一層是一種聚酯(PET)聚合物，它配置於至少2個與該PET層不類似的聚合物層之間，且其中該不類似聚合物是選自下列一組的聚合物聚乙烯醇縮丁醛(PVB)；ionoplast樹脂(離聚物)；聚氨酯(PU)；乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)；聚氯乙烯；聚碳酸酯、聚縮醛；乙烯酸共聚物，包括乙烯酸三元共聚物(酸共聚物)；和聚烯烴，包括聚乙烯和聚丙烯。
2.權利要求1的層壓體，其中該不類似聚合物是選自下列一組的聚合物PVB；PU；離聚物；和酸共聚物。
3.權利要求2的層壓體，其中該不類似聚合物中至少一種是PVB。
4.權利要求3的層壓體，其中這些層中至少一層是聲學PVB。
5.權利要求4的層壓體，其中這些不類似聚合物中至少一種是一種離聚物。
6.權利要求5的層壓體，其中該複合夾層中的不類似聚合物層選自聲學PVB和離聚物。
7.權利要求6的層壓體，其中該層壓體有至少約10磅/英寸2的粘合強度。
8.權利要求7的層壓體，其中該層壓體未經火焰處理。
9.權利要求8的層壓體，其中該PET層包含一個烯丙基胺塗層，該塗層在與至少一個不類似聚合物表面接觸的至少一個表面上。
10.一種隔音層壓體物品，包含在複合聚合物夾層中至少三(3)個聚合物層，其中(1)該複合夾層中至少一層是一種聚酯(PET)聚合物，該層配置於至少2個與該PET層不類似的聚合物層之間；(2)該PET層包含在與至少一個不類似聚合物表面接觸的至少一個表面上的烯丙基胺塗層；(3)該複合夾層中的不類似聚合物層是要麼聲學PVB和/或離聚物；和(4)該層壓體在50～10,000Hz範圍內在20℃測定的損失因子為至少約0.080。
11.一種物品，包含權利要求1的層壓體。
12.權利要求11的物品，其中該物品是一種汽車。
13.權利要求12的物品，其中該層壓體是汽車的風擋、側窗、夜間頂開窗、或白天頂開窗。
14.權利要求11的物品，其中該物品是一種建築物。
15.權利要求14的物品，其中該層壓體是一種窗、門、地板、天花板、樓梯、牆、擋板、或其它結構性建築物部件。
全文摘要
本發明是一種有聲衰減性能的玻璃層壓體，這使其適合用來作為建築學應用中和/或車輛中的聲學玻璃裝配。
文檔編號C08J7/04GK101031419SQ200580031456
公開日2007年9月5日 申請日期2005年9月20日 優先權日2004年9月20日
發明者J·C·安德森 申請人:納幕爾杜邦公司