專利名稱：具有阻斷紫外線和紅外線和提供耐磨性表面的涂層體系的聚碳酸酯車窗板的制作方法
相關申請的交叉參考該申請要求臨時申請60/317,599(2001年9月6日遞交)的權益。
該申請是PCT/EP02/00001(2001年3月16日遞交，指定美國，2001年9月27日作為WO 02/053630A出版)的權益。
作為參考的引入母申請PCT/EP02/00001(2001年9月27日出版)在此作為參考完全并入本發明。
關于以下討論的涂層組合物和工藝的細節，參考U.S.專利nos.5,298,587；5,320,875；5,433,786；5,494,712；5,718,967；5,900,284；6,376,064；6,432,494和6,397,776，這些專利在此作為參考完全并入本發明。
本發明的背景本發明涉及用于車窗的聚合物玻璃窗板和更尤其涉及由與聚碳酸酯汽車玻璃窗板結合的涂層體系組成的結構。
用于車窗的聚合物玻璃窗板所獲得的安全，樣式和其它優點長期為人欣賞。聚碳酸酯由于其優異的強度和光學透明性而作為用于模塑這些板的理想材料出現。
聚合物基玻璃窗材料在汽車場合中的使用存在某些問題。這至少部分由于汽車服務條件所帶來的獨特挑戰。盡管不是窮舉，這些包括，但不限于以下的至少一種極端的溫度和環境暴露；在汽車正常操作過程中透過玻璃窗材料的強和長時間的振動力；偶爾出現的可無規施加到玻璃窗材料上的強震動和沖擊負荷，它通過如在洗滌車輛時的偶然接觸或通過灰塵和其它顆粒的沖擊而擦傷表面；和長期暴露于削弱性環境因素如雨和日光中的紫外和紅外線的常規情形。
聚碳酸酯在用于汽車玻璃窗場合時遇到的另一問題是需要減少日光透過窗戶進入汽車內而引起的過多熱負荷，否則尤其在夏季月份中產生不理想的熱負荷。盡管類似問題已經出現在汽車玻璃窗場合中的硅石基玻璃組合物，但熱負荷問題可通過使用在玻璃形成過程中或在合適的后形成步驟中被整合的無機玻璃涂層或添加劑而解決。迄今，用于減少適用于汽車場合的聚碳酸酯基玻璃窗組合物的熱負荷潛力的方法和策略更成問題。
已經長期認識到，聚碳酸酯板暴露表面的耐磨性需要極大地改進以適應在此方面的苛刻汽車服務要求。
各種涂層已被提出以實現這些合適的耐磨性。
用于提高聚碳酸酯的耐磨性的主要代表是各種等離子體聚合有機硅涂層。浸涂層也可用于提高耐磨性但一般這些涂層尚未發現有效地用于汽車玻璃窗場合。
另一要素是需要針對紫外線暴露而保護聚碳酸酯以防該材料通常所出現的發黃。
本發明的目的是提供能夠滿足所有的以上要求的在汽車玻璃窗板上的耐久性涂層體系。
本發明的綜述本發明涉及一種適用于汽車的聚合物玻璃窗結構。該玻璃窗結構包括具有外表面的聚碳酸酯基材；固定到聚碳酸酯基材的暴露外表面上的聚合物最內涂層，所述聚合物涂層能夠阻斷至少顯著部分的紅外射線從中透過；覆蓋在能夠阻斷至少顯著部分的紫外線從中透過以保護第一涂層和聚碳酸酯的最內層上的中間涂層；和與中間紫外紅外吸收涂層處于上覆關系的外涂層，所述最外涂層由一種能夠經受在聚合物玻璃窗結構之外暴露所產生的磨損的材料組成。
在閱讀以下說明書和權利要求之后可以理解的以上目的以及其它目的通過一種聚碳酸酯窗戶板而實現，這種窗戶板覆蓋有一種來自Bayer A.G.(Leverkusen，德國)和描述于PCT/EP02/00001并在涂到聚碳酸酯上時用作紅外線阻斷劑的材料BAYTRON P的最內層，由紫外線阻斷劑組成的第二上覆涂層，和由于足夠硬地適用于汽車服務而提供耐磨性的最外涂層。合適的底漆涂層也可在這些涂層之間和/或之下涂。
圖1是配有涂覆聚碳酸酯玻璃窗板的汽車的斷面圖。
圖2是對根據本發明的涂層體系和汽車玻璃窗板基材的圖示描繪。
優選實施方案的描述在以下詳細描述中，為了清楚起見使用某些特定術語并按照35 USC112的要求描述一個特殊實施方案，但可以理解，它無意于限定且不應如此理解，因為本發明能夠在所附權利要求書的范圍內呈現許多形式和變型。
本發明通過以下的意外發現而實現可成功地將一種特定組成以上覆關系應用于聚碳酸酯基材，使得提供足夠的耐久性和能夠將所得玻璃窗結構整合到汽車的各組件中。
本文所用的術語″汽車″定義為任何的多種通過自含或遠程動力裝置推動的車輛，可包括但不限于以下的至少一種客車，搬運車和摩托車，輕型載貨汽車，重型運貨車(包括越野汽車)，娛樂車如活動房屋和露營車，公共交通車輛如公共汽車，火車頭車輛如火車及其它輕軌車輛如單軌鐵路等等，以及海運和飛機。
參照附圖，圖1給出了客車10的斷面部分，包括具有部分14，16以確定后窗戶開口的車體12，其中玻璃窗板22以常規方式，如使用粘合劑粘結而固定。通常提供例如描述于U.S.專利6,309,755的掩蓋邊界18以隱藏粘合劑接點。
通常還包括升降玻璃窗板20，而且也可以本發明的方式涂覆。
圖2是對穿過玻璃窗板22的部分的圖示，該部分可以是整合到車輛10中的所有玻璃窗板的典型部分。
玻璃窗板22包括聚碳酸酯基材24，它具有至少一其上連接有第一最內聚合物層26的外表面。聚碳酸酯基材24可具有適合窗戶開口的構型。
合適的聚碳酸酯材料包括，但不限于材料如本領域熟知的那些。
這些聚碳酸酯樹脂是可通過一種或多種二元酚類與碳酸酯前體如光氣，鹵代甲酸酯或碳酸酯反應而制成的芳族碳酸酯聚合物。可以使用的聚碳酸酯的一個例子是由General Electric Company制造的聚碳酸酯LEXAN。
第一或最內聚合物層26包含一種能夠阻斷轉移顯著部分的透過第一或最內層和與聚碳酸酯基材接觸的紅外光傳輸，同時保持聚碳酸酯基材特有的透明度的材料。對紅外線傳輸的阻斷防止至少顯著部分的IR光譜中的日光透過板22。它還包括使IR光譜中的光偏離聚碳酸酯層以減少乘客室中的熱負荷。IR光阻斷度取決于各種因素，例如材料組成，層厚度等。
第一或最內涂層26具有如選自取代聚噻吩苯乙烯磺酸鹽，聚吡咯苯乙烯磺酸鹽和取代聚吡咯苯乙烯磺酸鹽中的至少一種的材料。合適的材料還包括3，4-二烷氧基取代的聚噻吩苯乙烯磺酸鹽。合適的材料可以商品名BAYTRON P購自Bayer AG。
關于BAYTRON P的組成和使用BAYTRON P在聚碳酸酯基材上形成涂層的方法的細節，參考PCT/EP02/00001，在此作為參考并入本發明。
BAYTRON P是摻雜有聚合物酸鹽(如，聚苯乙烯磺酸鹽)的聚乙烯二氧基噻吩(PEDT)的水分散體。市售的該材料以在水中的1.3％溶液(pH＝1-2)供給。它主要用于涂覆玻璃和塑料基材抗靜電，但也可用作非導電表面的靜電涂層。BAYTRON P涂層可以透過藍色光。已經發現，它們可對包括大部分紅外范圍的900-2000nm范圍內的光提供幾乎100％的吸收。
第一或最內聚合物層26可具有在所需范圍內的足以提供IR偏轉/吸收能力的任何合適厚度。通常，該材料通過例如描述于PCT/EP02/00001的任何合適的施涂方法涂覆到聚碳酸酯基材的表面上。
聚碳酸酯必須屏蔽日光中的紫外線。通過將阻斷紫外線傳輸的第二或中間涂層28涂到最內BAYTRON P涂層26上，聚碳酸酯基材24根據需要被屏蔽。另外，BAYTRON P也可同時屏蔽紫外線。這是重要的，因為BAYTRON P盡管已涂到聚碳酸酯基材上，在單獨使用時被發現具有不好的UV和熱穩定性。但如果通過UV阻斷層28保護，BAYTRON P表現出顯著穩定性。
U.S.專利6,376,064(在此作為參考并入本發明)描述了涂到聚碳酸酯基材上的UV阻斷涂層，它有效地屏蔽聚碳酸酯，和適合涂到BAYTRON P上。
該涂層由例如其中詳細描述的特殊二有機二有機硅烷或特殊有機三有機硅烷或兩者組成。
在UV阻斷涂層28之上的最終或最外涂層30包括在暴露于風化時足夠硬和耐久而為汽車服務所接受的耐磨性涂層。
這些涂層可以是由等離子體聚合和氧化有機硅材料組成的類型。各種形式的這些涂層描述于作為參考并入本發明的U.S.專利，但描述于U.S.6,376,064；6,432,494；和6,397,776的抗磨損涂層和工藝得到具有良好的耐候性特性和足夠耐磨損，和重要的是對用于汽車工業的經濟可行性所需的生產率適合的涂層。
還開發出非等離子體產生的耐磨性涂層，包括如在Bayer品名LP065來自Bayer AG的。PCT/EP02/00001還描述了可通過常規浸漬或流動技術而涂的這種耐刮性涂料。
涂到上聚碳酸酯基材的這種三組件涂層體系提供對聚碳酸酯和BAYTRON P兩者的紫外(UV)保護，提供對紅外(IR)射線的隔絕作用和提供適用于汽車的耐擦性。該三組件涂層體系在用于汽車場合時是穩定的。
材料如取代聚噻吩苯乙烯磺酸鹽的使用明顯減少例如測定為總太陽能傳輸(TSET)的通常透過聚碳酸酯窗戶的日光的量。
底漆可為這些涂層中的某些所需且UV阻斷劑和BAYTRON P可在一些情況下與插入的底漆涂層結合。HYCAR(GE商標)已被發現與BAYTRON P相容。
UV阻斷層可與最外磨損層結合，這樣將兩外層結合成單層的上覆覆蓋材料而不是兩層的上覆覆蓋材料。通常開發和可以使用等離子體聚合和氧化有機硅耐磨性涂層的改進變型，且對于濕涂覆耐磨性材料也如此。
實施例I將BAYTRON P涂層涂到聚碳酸酯板上以降低聚碳酸酯對日光的紅外范圍的透光率。該涂層隨后涂有包含UV吸收劑以至少部分阻斷紫外范圍的日光的溶膠-凝膠涂層。為了達到汽車玻璃窗場合所需的耐磨性水平，該涂層體系進一步通過沉積等離子體增加化學汽相淀積(PECVD)硅基層而改進。該涂層體系提供紫外(UV)保護，對紅外(IR)射線的隔絕作用，以及提供優異的耐擦性(Δ霧度＜2.0％，在使用CS 10F輪，500g負荷，和1000個周期的Taber磨損之后)。
浸涂以CPP105(BAYTRON P)800g涂料65％CPP105＝520g35％HYCAR＝280g浸漬速率浸入時50cm/min。取出時50cm/min。
停留時間5秒閃蒸15mins。
HYCAR底漆通過使用以上列舉的相同的參數浸涂并隨后固化(130攝氏度，1h)而面涂有GE AS4004(UV阻斷劑)。
在涂AS 4004面涂層之后測定的％傳輸率76.8％Δ霧度＝0.76％(在TABER之后)
權利要求
1.一種用于汽車的玻璃窗結構，包括具有至少一外表面的聚碳酸酯基材，所述聚碳酸酯基材具有光學透明度；連接到其上的內層，該內層包括能夠減少穿透到聚碳酸酯基材中的紅外射線的量而沒有不當地損害聚碳酸酯基材的光學透明度的BAYTRON P材料；和在所述內聚合物層之上的阻斷紫外線傳輸至所述內層和基材的覆蓋材料；和另外向所述玻璃窗結構的外表面提供耐擦性而沒有不當地損害聚碳酸酯基材的光學透明度。
2.權利要求1的玻璃窗結構，其中包括在內層中的BAYTRON P材料是取代聚噻吩苯乙烯磺酸鹽，聚吡咯苯乙烯磺酸鹽和取代聚吡咯苯乙烯磺酸鹽中的至少一種。
3.權利要求1的玻璃窗結構，其中包括在內層中的BAYTRON P材料來自摻雜有聚合物酸鹽的聚乙烯二氧基噻吩(PEDT)的水分散體。
4.權利要求1的玻璃窗結構，其中內層可對900-2000nm范圍內的光提供幾乎100％的吸收。
5.權利要求1的玻璃窗結構，其中所述上覆材料包括一包含等離子體聚合和氧化有機硅材料的最外層。
6.一種包括玻璃窗板的車窗子組件，所述玻璃窗板包括具有至少一外表面的聚碳酸酯基材，所述聚碳酸酯基材具有光學透明度；連接到其上的第一層，所述第一聚合物層包括能夠減少穿透至聚碳酸酯基材的紅外射線的量而沒有不當地損害聚碳酸酯基材的光學透明度的BAYTRON P材料；在所述第一層之上的覆蓋材料，它阻斷紫外射線傳輸至第一層和基材而沒有不當地損害聚碳酸酯的光學透明度和，另外向所述玻璃窗板的所述外表面提供耐擦性。
7.權利要求6的車窗子組件，其中聚碳酸酯基材上的所述第一層包含取代聚噻吩苯乙烯磺酸鹽，聚吡咯苯乙烯磺酸鹽和取代聚吡咯苯乙烯磺酸鹽中的至少一種。
8.權利要求6的車窗子組件，其中包括在所述第一層中的BAYTRON P材料來自摻雜有聚合物酸鹽的聚乙烯二氧基噻吩(PEDT)的水分散體。
9.權利要求6的車窗子組件，其中第一層可對900-2000nm范圍內的光提供幾乎100％的吸收。
10.權利要求6的車窗子組件，其中所述上覆材料包括包含等離子體聚合和氧化有機硅材料的最外層。
11.一種具有至少一包括玻璃窗板的窗戶汽車，所述玻璃窗板包括聚碳酸酯基材具有至少一外表面，所述聚碳酸酯基材具有光學透明度；連接到其上的第一層，所述第一聚合物層包括能夠減少穿透至聚碳酸酯基材的紅外射線的量而沒有不當地損害聚碳酸酯基材的光學透明度的BAYTRON P；以上覆關系連接到第一層上的第二層，所述第二聚合物層包括一種阻斷紫外射線傳輸至基材和第一層而沒有不當地損害聚碳酸酯的光學透明度的材料；和向所述玻璃窗板賦予耐擦性的第三最外層。
12.權利要求11的汽車，其中所述第三最外層由等離子體聚合和氧化有機硅材料組成。
13.權利要求11的汽車，其窗戶是固定板和包括至少一與其結合的結構支撐體。
14.權利要求11的汽車，其中所述第三最外層能夠作為濕涂層而涂。
全文摘要
汽車玻璃窗板通過具有涂層體系的聚碳酸酯基材而提供，所述體系包括阻斷IR的內層和阻斷紫外線和向外涂層提供耐刮性的上覆覆蓋材料。
文檔編號C08J7/04GK1551830SQ02817452
公開日2004年12月1日 申請日期2002年9月6日 優先權日2001年9月6日
發明者S·M·加斯沃思, M·彼得斯, R·杜賈丁, S M 加斯沃思, 侄 , 盟 申請人:埃克阿泰克有限責任公司