安全玻璃用保护性屏障的制作方法

文档序号:31998726发布日期:2022-11-02 10:06阅读:36来源:国知局
安全玻璃用保护性屏障1.相关申请的交叉引用2.本技术涉及并要求2020年3月10日提交的名称为“安全玻璃用保护性屏障(protectivebarrierforsafetyglazing)”的美国临时申请no.62/987,726的优先权,该申请的全部内容通过引用明确地并入本文。3.声明:联邦政府赞助的研究/开发4.不适用
技术领域
:5.本公开总体上涉及安全玻璃,并且更具体而言,涉及施加至车辆挡风玻璃的外部的保护性屏障。
背景技术
::6.目前,车辆挡风玻璃被制造为包括光电器件,例如照相机、雨水传感器、近距离传感器、平视显示器、除霜器和天线。这使更换破裂的挡风玻璃的成本增加了10倍。此外,在安装新挡风玻璃之后必须进行昂贵的校准程序,这进一步增加了与更换挡风玻璃相关的成本。7.名称为“装配陆地公路上行驶的机动车辆和机动车辆设备用安全玻璃材料(safetyglazingmaterialsforglazingmotorvehiclesandmotorvehicleequipmentoperatingonlandhighways)”的美国国家标准协会(ansi)z26.1-1996标准是指定了车辆玻璃用合格材料的耐久性和安全性要求的标准。标准规定的各种试验有透射率、湿度、加热、冲击、破坏、渗透性、变形、风化、雾度和耐磨性。适用的标准如z26.1-1996标准目前指定了十六个类别的用于可处于车辆不同位置的安全玻璃的构造。最严格的类别为挡风玻璃,因为需要视敏度、耐冲击性和耐点蚀和雨刮器磨损,并且需要防止玻璃碎片飞溅以防止它们使乘客受伤。8.挡风玻璃的两种基本构造材料为玻璃和塑料。按照适用的标准,塑料只用于诸如摩托车的车辆,并且挡风玻璃仅允许高于座位15英寸,使得骑手可从挡风玻璃上方看过去。这是因为目前可用的塑料非常柔软,以至于塑料容易磨损,在仅短暂的使用寿命后挡风玻璃的视敏度就会下降。考虑到它们的有限用途,塑料的磨损试验(例如,ansiz26.1-1996标准指定的试验5.17)仅需要100个泰伯磨损循环。这是对玻璃的要求的1/10,对玻璃的要求为1,000个泰伯磨损循环。另一方面,塑料可为优选的材料,因为塑料受到冲击时不会产生如玻璃那样的尖锐碎片,并且塑料的重量是玻璃的一半。虽然玻璃坚硬且耐磨损,但其低拉伸强度使其容易遭受点蚀。此外,在撞击时,玻璃产生危险的尖锐碎片,这些碎片可使乘客受伤。为了减轻这一安全问题,玻璃挡风玻璃可与柔软塑料芯部层压以将碎片保持在一起并提高耐穿透性。9.市售可得的挡风玻璃用安全屏障膜还不能满足一年耐候性(例如,ansiz26.1-1996标准中指定的试验5.16)、塑料磨损(例如,ansiz26.1-1996标准中指定的试验5.17)和玻璃磨损(例如,ansiz26.1-1996标准中指定的试验5.18)的适用要求,适用要求如下表所示:[0010][0011]在目前的商业市场中,现有的用于保护玻璃窗的聚合物安全膜安装在建筑物或车辆的内部。若安装在外部,由于聚酯基底的脆化,这些市售制品将不会维持超过几个月。安装在外部会使表面的硬质涂层破裂,因此导致膜失效。在名称为“建筑用安全玻璃材料的美国国家标准——安全性能规范和试验方法(americannationalstandardforsafetyglazingmaterialsusedinbuildings—safetyperformancespecificationsandmethodsoftest)”的ansiz97.1-2015中指定了内部安装的安全膜对窗户的耐久性。这种内部安装的安全膜的实例为3mscotch-shield安全防爆窗膜ultra系列,其厚度为8密尔(mil),剥离强度为2,000g/in,透射率大于88%,在入射角为45度时基本不变形,并且在100个泰伯循环后的耐磨性为5%雾度。虽然这种膜的使用寿命可为10年,但这种膜不是为外部使用而制造的,并且耐磨性不符合ansiz26挡风玻璃使用要求(例如,在1,000个泰伯循环后雾度小于2%)。[0012]在内部安装诸如上述3m膜的安全膜的情况下,玻璃窗本身可提供保护以免受部分uv和ir光谱的影响。添加混合至安装粘合剂中的uv抑制剂可足以赋予膜和面向内部的硬质涂层表面的长使用寿命(例如,10年)。然而,由于玻璃的拉伸强度低,因此外部玻璃表面仍然容易遭受点蚀。[0013]唯一市售可得的用于在陆地公路上行驶的车辆的外部用途的安全膜由clear-plex制造。根据clear-plex公开的商品规格和相关美国专利no.7,992,917和no.9,023,162,clear-plex安全膜包括4mil厚的pet层,该层具有硬质涂层和用于安装的压敏粘合剂,并且剥离强度为1,800g/in,透射率大于87%,在入射角为40度时基本不变形,并且在风化前,在100个循环后的耐磨性为0.5%雾度。clear-plex没有声明针对ansiz26标准进行的任何试验。雾度值对于塑料是可接受的,但是商品规格不包括在风化1年后的泰伯试验。[0014]存在可安装至诸如用于赛车或军用车辆的车辆之类的不在陆地公路上行驶的车辆的挡风玻璃外部的其他制品。由racingoptics,inc.提供的一种此类制品为4层×4mil安全膜(在下文中称为“ro4×4”),其厚度为18mil(4层的4mil厚的pet,其中每层具有硬质涂层和压敏粘合剂),上层的剥离强度为100g/in,并且基底层的剥离强度为400g/in,透射率大于88%,在风化前的z26雾度试验#5.17结果小于1.5%雾度,在100个泰伯循环后的z26磨损试验#5.16结果小于5%雾度,并且每层的z26耐候性试验#5.15结果小于4个月(例如,在风化3至4个月后透射率显著下降,使得未经泰伯试验的雾度为约20%至50%)。因为ro4×4制品是针对短期使用寿命而设计的(其在使用期间随着每层的剥离而更新),因此该制品不具有满足在陆地公路上行驶的车辆的挡风玻璃的z26标准所需的耐候性或耐磨性。技术实现要素:[0015]本公开考虑了用于克服上述相关技术的缺点的各种系统和方法。根据本公开的一个或多个方面,可将外部屏障添加至玻璃和塑料挡风玻璃这两者以改善耐磨性、耐点蚀性和耐冲击破裂性。外部屏障可提高乘客的安全性,并且减少国家车队的第一保险成本,即挡风玻璃损坏,同时减少更换玻璃挡风玻璃的碳足迹。[0016]本公开的实施方案的一个方面是一种可粘贴至弯曲基底的保护性屏障。该保护性屏障可包括两个或更多个透镜的堆叠,两个或更多个透镜各自包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜、在pet膜的第一侧上的硬质涂层、以及在pet膜的与第一侧相反的第二侧上的粘合剂层。两个或更多个透镜的堆叠可具有调制传递函数,该调制传递函数在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于75%的对比度值。[0017]两个或更多个透镜的堆叠的调制传递函数在入射角为70度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率可表现出大于70%的对比度值。两个或更多个透镜的堆叠的调制传递函数在入射角为55度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率可表现出大于85%的对比度值。两个或更多个透镜的堆叠的调制传递函数在入射角为45度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率可表现出大于90%的对比度值。[0018]两个或更多个透镜各自的pet膜可具有调制传递函数,该调制传递函数在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于80%的对比度值。[0019]两个或更多个透镜各自可为2mil至4mil厚。[0020]两个或更多个透镜各自的pet膜可包含uv稳定剂。两个或更多个透镜各自的硬质涂层和粘合剂层可包含uv稳定剂。[0021]两个或更多个透镜各自的pet膜在150℃的纵向收缩率可为0.6%至1.8%,并且横向收缩率可为0.3%至1.1%。[0022]本公开的实施方案的另一方面是一种方法。该方法可包括堆叠两个或更多个透镜,两个或更多个透镜各自包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜、在pet膜的第一侧上的硬质涂层、以及在pet膜的与第一侧相反的第二侧上的粘合剂层。两个或更多个透镜的堆叠可具有调制传递函数,该调制传递函数在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于75%的对比度值。该方法可包括将两个或更多个透镜的堆叠置于弯曲基底上,其中堆叠的第一透镜的粘合剂与弯曲基底接触,以及施加热量和压力以使两个或更多个透镜的堆叠与弯曲基底的形状一致。[0023]施加热量和压力可以至少部分地在两个或更多个透镜各自的粘合剂层完全固化之前进行。施加热量和压力可以至少部分地在两个或更多个透镜各自的粘合剂层的剥离强度超过被确定为用于剥离所需的每单位宽度的恒定负荷的每英寸25克之前进行。[0024]该方法可包括在施加热量和压力之后剥离两个或更多个透镜的堆叠的最外透镜。[0025]两个或更多个透镜的堆叠的第一透镜的粘合剂比两个或更多个透镜的堆叠的最外透镜的粘合剂更强。[0026]两个或更多个透镜的堆叠的调制传递函数在入射角为70度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率可表现出大于70%的对比度值。[0027]两个或更多个透镜各自的pet膜可具有调制传递函数,该调制传递函数在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于80%的对比度值。[0028]两个或更多个透镜各自可为2mil至4mil厚。[0029]两个或更多个透镜各自的pet膜可包含uv稳定剂。两个或更多个透镜各自的硬质涂层和粘合剂层可包含uv稳定剂。[0030]两个或更多个透镜各自的pet膜在150℃的纵向收缩率可为0.6%至1.8%,并且横向收缩率可为0.3%至1.1%。附图说明[0031]通过参考以下描述和附图,将更好地理解本文公开的各实施方案的以上及其他特征和优点,其中相同的附图标记始终表示相同的部件,并且其中:[0032]图1为根据本公开的实施方案的保护性屏障的截面视图;[0033]图2为安全膜中的视觉变形的图像和图示;[0034]图3为处于不同入射角的五个样品的调制传递函数(mtf)数据的图示;[0035]图4为对于不同膜厚度的挡风玻璃损坏速度的图示;[0036]图5示出了在施加热量和压力以使保护性屏障成型为挡风玻璃的形状的过程开始时置于汽车的挡风玻璃上的保护性屏障;[0037]图6示出了在施加热量和压力的过程结束时挡风玻璃上的保护性屏障;[0038]图7示出了在已经修整以适配挡风玻璃之后的保护性屏障;以及[0039]图8为根据本公开的实施方案的示例性操作流程。具体实施方式[0040]本公开包括可粘贴至弯曲基底的保护性屏障及其制造、安装和使用方法的各种实施方案。下面结合附图所进行的详细描述旨在作为对若干当前预期的实施方案的描述,而不是旨在表示可以开发或利用所公开发明的唯一形式。本规格结合所记载的实施方案阐述了其功能和特征。然而,应当理解的是,相同或者等效的功能可以通过同样涵盖在本公开的范围内的其他实施方案实现。还应当理解的是,如第一和第二等关系术语仅用于将一个实体与另一个实体区分开,而不必按这些实体之间的顺序要求或者暗示任何实际的这种关系。[0041]图1为根据本公开的实施方案的保护性屏障100的截面视图。保护性屏障100可粘贴至诸如汽车的挡风玻璃之类的弯曲基底10,并且可包括两个或更多个透镜110的堆叠,例如图1所示的透镜110a、110b、110c。各透镜110可包括聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)膜112、在pet膜112的第一侧上的硬质涂层114、以及在pet膜112的与第一侧相反的第二侧上的粘合剂层116,粘合剂层116用于将透镜110粘结在一起并粘结至弯曲基底10。透镜110的堆叠在入射角为65度时可具有这样的调制传递函数,该调制传递函数对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于75%的对比度值,该空间分辨率为人眼的近似分辨率。通过以这种方式控制透镜110的堆叠的调制传递函数,可以产生当以汽车挡风玻璃的典型入射角(例如,60度至70度)观察时基本上不变形(例如,小于0.00045弧度位移)的保护性屏障100,即使在保护性屏障100的总厚度足以耐受以汽车速度的冲击损坏时亦是如此。以这种方式,保护性屏障100可防止下层挡风玻璃10的破裂和点蚀,同时满足对于在公路上使用挡风玻璃的耐久性要求。[0042]变形是由远场(例如,40英尺至1,000英尺)中的移位对象引起的视敏度误差。安全玻璃可以具有导致被感知为变形的物体位移的局部区域,其中当从稍微不同的位置或角度观察时,物体会看起来从一个位置跳到另一位置。通常,变形仅通过例如ansiz26.1-1996标准中指定的试验5.15定性确定。该试验使用具有准直光源和白色屏幕的长通道中的阴影图。技术人员将试样以垂直入射角置于光路中,距离屏幕15英寸。然后,技术人员寻找由变形引起的暗伪像和亮伪像。该试验没有定量标准,并且没有解决现代汽车挡风玻璃中使用的高入射角(例如,60度至70度)的变形。[0043]理想地,应当将变形最小化至视力为20/20的人眼的分辨率,该分辨率是约每0.0003弧度一个线对。例如,当物体位移0.0006弧度时,眼睛将把位置变化感知为变形。于是,必须有效地减少变形,使得任何物体位移都低于人眼的分辨能力,从而被认为无变形。同时,当在高入射角(例如,60度至70度)观察安全玻璃时,根据斯涅尔定律(snell’slaw),光学厚度作为角度的余弦函数增加。这可导致任何变形效应被放大,特别是对于如以汽车速度耐冲击损坏可能需要的厚度大于约4mil的安全膜亦是如此。[0044]图2为安全膜210中的视觉变形的图像和图示。为了定量地测定变形,可以预期,可在0.0003弧度的固定空间频率评估诸如安全膜210之类的试验材料的调制传递函数,该空间频率对应于视力为20/20的人眼的分辨率。为此,如图2的上部所示,可以以所需入射角(例如,图2的65度)通过膜210捕获试验图案220的图像,其中试验图案220例如为间隔0.0003弧度的棋盘图案或目标线对。图2的下部示出了对应的调制传递函数数据,其中对于表示图像的单个水平切片的数据的给定截面,将对比度表示为水平位置的函数。可以看出,在通过膜210观察到的试验图案220的区域中,调制传递函数数据表现出对比度的下降,这对应于变形的线对。在一些地方,调制传递函数数据表现出如此低的对比度,以至于达到图像完全损失。[0045]诸如图2的试验装置可以用于评估用于制造本文所述的保护性屏障100的材料和加工参数。特别地,通过使用这样的试验装置和/或从其导出的试验结果,可以选择和/或调整适当的材料和加工参数以控制透镜110的堆叠在一个或多个所需入射角时的调制传递函数。在这一点上,可以预期,可以根据共同拥有的在2019年12月3日提交的名称为“用于减少玻璃膜中的非正常干涉变形的方法和装置(methodandapparatusforreducingnon-normalincidencedistortioninglazingfilms)”的美国临时申请no.62/942,943中描述的方法控制透镜110的堆叠的调制传递函数,该申请的全部内容通过引用明确地并入本文。[0046]例如,在制造透镜110的堆叠的任何或全部阶段(例如,在通过使树脂熔融、将熔融树脂挤压通过模具以制造膜、以及冷却膜从而形成pet膜112的过程中,在施加硬质涂层114的过程中,在施加粘合剂层116的过程中,等等),可以通过正在制造的透镜110或透镜110的堆叠捕获试验图案220的一个或多个图像。例如,可以通过使图像捕获设备以一个或多个所需入射角透过包括透镜110或透镜110的堆叠的卷对卷加工网进行对准,从而捕获图像。基于这样的图像,计算机可以计算mtf数据并且产生用于调整被发现影响透镜110或透镜110的堆叠的调制传递函数的加工参数的输出,例如在使树脂熔融时使用的加热器的温度设置(例如,挤出机组件的多个加热区域的梯度或分布的绝对温度或相对温度)、挤出螺杆的旋转速度(其可以决定树脂的熔融时间以及混合程度)、一个或多个辊的旋转速度(其可以决定冷却时间和/或在冷却过程中作用于聚合物膜的力的程度)、硬质涂层114或粘合剂层116的流速、沉积速度或其他施加速度、和/或堆叠透镜110的速度。例如,可以预期,在一些情况下,可以根据pet膜112的已知mtf数据预先制造和选择pet膜112,而透镜110的堆叠的调制传递函数可以在施加硬质涂层114和/或粘合剂层116以及堆叠透镜110的过程中进行主动控制。在其他情况下,pet膜112还可在主动控制其调制传递函数的同时进行制造。计算机的输出可以包括(例如)反馈信号,以用于在连续加工或批次加工这两者中的一者中自动调整相关的加工参数而无需用户输入。作为另一实例,输出可包括将由操作者解释的数据进行可视化表示,操作者将手动地进行必要的调整。[0047]图3为处于不同入射角的五个样品的调制传递函数数据的图示。为了产生图3的示例性数据,可以以从法线(零度)至70度的入射角以10度的增量取得如图2所述的调制传递函数数据。可以预期,可根据没有任何保护性屏障的挡风玻璃的调制传递函数值对数据进行标准化。因为许多汽车挡风玻璃以倾斜65度进行安装,因此可以在65度或类似地任何其他特别的目的角度捕获附加数据。如图3中由具有三角形数据点的实线所示,标记为t-113×3的样品可作为本文所述的保护性屏障100的透镜110的堆叠,其具有在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于75%的对比度值的调制传递函数。如上所述,65度为典型的挡风玻璃倾斜度。然而,驾驶员还必须观察眼睛水平上方或下方的物体,使得在更大或更小的入射角时使变形最小化也可为有利的。为此,如标记为t-113×3的样品的实例所示,对于每0.0003弧度一个线对的相同空间分辨率,透镜110的堆叠的调制传递函数还可以在入射角为70度时表现出大于70%的对比度值,在入射角为55度时表现出大于85%的对比度值,和/或在入射角为45度时表现出大于90%的对比度值。可以将以这种方式控制其调制传递函数的保护性屏障100施加至典型的汽车挡风玻璃而不使驾驶员观察到的物体的位置变形。[0048]可以根据pet膜112的已知mtf数据选择以用于透镜110的堆叠的预先制造的pet膜112的实例为具有以下调制传递函数的pet膜112:该调制传递函数本身在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于80%的对比度值。一种这样的材料是由dupontteijinfilms以名称454销售的膜,其在图3中由具有圆形数据点的实线表示。具有菱形数据点的虚线表示使用该膜作为其pet膜112制造的透镜110的样品,其中在如上所述的mtf控制下施加硬质涂层114和粘合剂层116。也就是说,在施加硬质涂层114和粘合剂层116的加工过程中,选择或调整(连续或批次加工这两者中的一者中的)一个或多个加工参数以控制一个或多个入射角时的调制传递函数,例如,以维持在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率的大于75%的对比度值。可以看出,仅表示根据本公开主题的单个透镜110的该样品的mtf数据基本上类似于表示包括这种透镜110的堆叠的整个保护性屏障100的标记为t-113×3的样品的mtf数据,尽管该堆叠的厚度有所增加。这可以通过在如上所述的mtf控制下堆叠透镜110来实现。[0049]相比之下,在图3中由具有正方形数据点的点划线表示的标记为t-83×3的样品是在没有mtf控制的情况下产生的。尽管是类似构造的3层堆叠,但在通常用于汽车挡风玻璃中的高入射角时的光学性质明显较差。例如,如图3所示,在入射角为65度时的对比度值低于60%。这种制品仅可用于入射角小于60度的应用中,其中对比度值保持大于75%。由具有圆形数据点的实线表示且对应于上述ro4×4制品的标记为ro4×4的样品是在没有mtf控制的情况下类似地产生的4层堆叠。该制品在相关入射角时表现出甚至更差的mtf数据,并且实际上仅可用于入射角小于50度的应用中,在此之后对比度值降至低于75%。已经发现,对比度值低于75%时,变形可变得明显。[0050]图4为对于不同膜厚度的挡风玻璃损坏速度的图示。图4的示例性数据基于由o’gara-hessarmorcompany对美国军用玻璃进行的玻璃破坏研究的结果。将越来越厚的pet层安装至防弹玻璃,并以不同的速度将四分之三英寸的钢球投向玻璃。数据示出了导致各pet膜厚度的玻璃破裂的最小速度。根据图4所示的数据可以预期,本文所述的保护性屏障100应当为8mil厚或更厚,以在45英里/小时至65英里/小时的普通行驶速度保护玻璃挡风玻璃,例如为8mil至16mil厚,并且优选10mil至16mil厚。例如,保护性屏障100可包括2个至4个透镜110(例如,如图1所示的3个透镜110a、110b和110c),其中各透镜110为4mil厚。[0051]通常,保护玻璃挡风玻璃所需的增加的厚度对保护性屏障100的制造提出了若干挑战。如上所述,例如,增加的厚度会放大在大入射角(例如,60度至70度)时的变形。这一挑战可以通过控制如上所述的保护性屏障100的调制传递函数而克服,例如,通过产生具有在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于75%的对比度值的调制传递函数的透镜110的堆叠。由保护性屏障100的厚度引起的其他挑战包括制造可以成功地模制到弯曲基底10(例如,汽车挡风玻璃)的制品,从而实现高度的耐候性和耐磨性以及降低的雾度,并且保持合理的长使用寿命。这些挑战各自都可以通过由如下更详细描述的公开的保护性屏障100而克服。[0052]图5示出了在施加热量和压力以将保护性屏障100模制为挡风玻璃10的形状(挡风玻璃10作为图1所示的基底10)的过程开始时置于汽车20的挡风玻璃10上的保护性屏障100。通过将堆叠的第一(最底部)透镜110a的粘合剂层116放置成与挡风玻璃10接触,保护性屏障100可粘合至挡风玻璃10(参见图1)。第一透镜110a的粘合剂层116可为(例如)在2016年3月29日发布的名称为“可移除层的粘合剂可安装堆叠(adhesivemountablestackofremovablelayers)”的授予wilson的美国专利no.9,295,297中公开的干式安装粘合剂,该专利的全部内容通过引用明确地并入本文。可供选择地,可以使用(例如)2015年9月8日发布的名称为“触摸屏护罩(touchscreenshield)”的授予wilson的美国专利no.9,128,545中公开的湿式安装粘合剂,该专利的全部内容通过引用明确地并入本文。粘合剂可为丙烯酸粘合剂,如丙烯酸压敏粘合剂(psa)。[0053]大多数汽车的挡风玻璃表现出复合曲率,使得保护性屏障100在上角和下角不收缩的情况下不会与挡风玻璃10一致。由于保护性屏障100可以是平坦的(例如,已经在卷对卷加工中制造),因此两个或更多个透镜110的堆叠最初会与挡风玻璃10的弯曲形状不一致,从而在透镜110的堆叠和挡风玻璃之间产生或多或少的粘合区域和气穴/气泡。因此,为了使透镜110的堆叠与挡风玻璃10的形状一致,可以使用诸如热空气源(例如,热风枪或吹风干燥机)或红外加热器之类的加热器30施加热量和压力。同时,可以使用卡片或刮刀将压力施加至透镜110的堆叠。在一些情况下,可以使用牺牲层作为阴模型腔以使透镜110的堆叠介于牺牲层和挡风玻璃10之间从而施加保护性屏障100,如共同拥有的在2020年1月31日提交的名称为“具有一体成形模具的热成形挡风玻璃堆叠(thermoformwindshieldstackwithintegratedformablemold)”的美国申请no.16/778,928所描述的,该申请的全部内容通过引用明确地并入本文。[0054]当安装者加热并向下按压透镜110的堆叠时,透镜110的堆叠可以收缩和拉伸以呈现弯曲基底10(挡风玻璃)的轮廓。在市售膜的厚度仅为2mil的情况下,可以很容易实现必要的收缩。另一方面,8mil或更厚的单片膜在膜适形于挡风玻璃之前将起皱,使其不能使用。鉴于这个挑战,本文所述的保护性屏障100使用各自收缩良好的多个薄透镜110(例如,各自为2mil至4mil厚)。在堆叠的透镜110之间的粘合剂层116可以仅部分地固化以产生极低的剥离强度(例如,15g/in至25g/in)和高弹性,粘合剂层116例如可为相同的丙烯酸粘合剂。这样,堆叠的各单独的透镜110的关系是可以相对于彼此“浮动”,使得发生收缩而不使任何透镜110起皱。一旦安装保护性屏障100并使其暴露于阳光,例如,粘合剂层116将固化并提高剥离和粘合强度(例如,3倍至5倍),从而促使获得长使用寿命。例如,初始风化后的剥离强度可为100g/in至150g/in。[0055]图6示出了在施加热量和压力的过程结束时挡风玻璃10上的保护性屏障100。在这个阶段,已经发生了所需收缩,并且保护性屏障100的透镜110的堆叠被成型成挡风玻璃10的弯曲形状,而没有气穴/气泡。pet膜的技术规格包括具有不同值的两个收缩轴,称为纵向(“md”)和横向(“td”)。纵向是指在用于制造pet膜的卷对卷加工中的卷料的方向,而横向是指跨过卷方向的方向。可以预期,保护性屏障100的堆叠的pet膜112在150℃的纵向收缩可为0.6%至1.8%(优选0.8%至1.0%),并且横向收缩可为0.3%至1.1%(优选0.5%至0.6%)。纵向收缩低于0.6%或横向收缩低于0.3%的pet膜将不具有足够的收缩以使其与挡风玻璃一致。另一方面,当收缩太高,例如在纵向上大于1.8%或在横向上大于1.1%时,安装者将很难在手动操作程序(例如,使用如上所述的加热器30)中控制收缩。[0056]图7示出了在透明透镜110的堆叠已经被修整以适配挡风玻璃10之后的包括透镜110的堆叠的保护性屏障100。可以使用诸如具有不锈钢刀片(碳刀片可能会损坏挡风玻璃10)的实用刀或美工刀之类的刀修整透镜110的堆叠。所得的经修整的透镜110的堆叠可有效地不可见,因为它与下面的挡风玻璃10的形状匹配(尽管它可能会改变挡风玻璃的颜色,如在窗户着色的情况下)。[0057]除了如上所述改善可模塑性之外,使用多个薄透镜110(例如,为2mil至4mil厚)而不使用单个单片膜可使得雾度充分下降从而可用于汽车挡风玻璃。通常,pet膜的雾度具有两个分量:入射光在表面的散射和入射光在基体材料中的分散。入射光在基体材料中分散的基体分量随着pet膜的厚度而增加,例如,如下表所示:[0058]厚度雾度%2mil0.44mil0.67mil0.810mil1.2[0059]然而,当多个pet膜堆叠时,该效果不累加,三个层总共仅增加约0.1%至0.2%的雾度。同时,通过添加硬质涂层或粘合剂减轻雾度的表面分量。通过将保护性屏障100构造成包括相对薄的pet膜112而不是单个大pet膜的透镜110的堆叠,即使如上所述,保护性屏障100可以足够厚以耐受汽车速度的冲击(例如,8mil或更厚),也可以实现降低的雾度。特别地,本文所述的保护性屏障100包括两个或更多个透镜110的堆叠,各透镜包括具有硬质涂层114和粘合剂层116的pet膜112,其可实现低于1%(优选低于0.6%)的初始(风化前)雾度,使其适用于汽车挡风玻璃。[0060]可以根据诸如ansiz26.1-1996标准之类的标准在约300mj/m2的紫外辐射暴露一年从而定义风化(例如,每个适用标准为301mj/m2或306mj/m2,或根据每三个月内70mj/m2推算的280mj/m2)。为了模拟在亚利桑那州户外气候中暴露一年(选择亚利桑那州作为风化基准是由于其高温和高强度日光),可以使用天然日光汇聚器,例如符合名称为“使用汇聚的天然日光进行材料的加速户外风化的标准实践(standardpracticeforperformingacceleratedoutdoorweatheringofmaterialsusingconcentratednaturalsunlight)”的美国材料试验协会(astm)g90标准的天然日光汇聚器。可以在暴露循环之前和结束时测定保护性屏障100的雾度和耐磨性。[0061]在上述ro4×4制品的比较例中,将uv稳定剂如uv吸收化合物混合到四层中各自的硬质涂层和粘合剂中。在亚利桑那州暴露仅六个月后,最外层由于透射损失、雾度增加和硬度损失而无法使用。因为在硬质涂层中存在如此多的uv抑制剂,因此硬质涂层具有降低的硬度并受到破坏,使得最外层的下层pet芯部变黄且变脆。所得的雾度可超过20%。[0062]与ro4×4制品相比,本文所述的保护性屏障100可用包含uv稳定剂如羟苯基-苯并三唑或羟苯基-三嗪uv吸收剂的两个或更多个透镜110各自的pet膜112制造。各透镜110的硬质涂层114和/或粘合剂层116也可包含uv稳定剂。因为uv稳定剂混合至pet膜112中,因此可以在硬质涂层114和粘合剂层116中使用减少量的uv稳定剂,从而使得硬质涂层114在不牺牲uv稳定性的情况下保持其硬度。将uv稳定剂散布在全部部件上能够使其在组装时具有高度耐候性,使得在亚利桑那州的阳光下,保护性屏障100可在ansig90暴露中超过一年,并且可以看起来非常好,具有低雾度,并且在风化之后即使变黄也是很少变黄。保护性屏障100在1,000个泰伯循环后的耐磨性可(例如)为在风化前小于1%雾度以及在风化后小于4%(优选小于2%)雾度。[0063]尽管保护性屏障100可以具有足够的耐候性,但是最外透镜110(例如,图1的3层实例中的透镜110c)最终会损坏。当在车辆挡风玻璃或其他窗户的使用寿命期间最外透镜110随着时间的推移不可接受地劣化(例如,由于碎屑、氧化等)时,可以简单地剥离和移除最外透镜110,从而露出下面的新透镜110。为此,最内透镜110a的粘合剂层116(参见图1)可以比用于其他透镜110的粘合剂层116更强(并且在一些情况下,粘合剂层116可以具有随着各附加透镜110而进一步减小的强度)。以这种方式,最内透镜110a可以保持粘合至挡风玻璃或其他弯曲基底10,同时剥离另一透镜110。例如,可以预期,在保护性屏障100的使用寿命期间,最内透镜110a可旨在保持在弯曲基底10上,其中附加透镜110可根据需要移除。沿着相同的线,第一透镜110a之外的每个这种附加透镜110可设置有突片或其他装置,以在保护性屏障100的使用寿命期间容易剥离。通过以这种方式剥离透镜110的堆叠的最外透镜110,可以延长保护性屏障100的使用寿命。[0064]图8为根据本公开的实施方案的示例性操作流程。图8的操作流程可作为制造、安装和使用包括图1所示的透镜110的堆叠的保护性屏障100的示例性方法。操作流程可起始于提供pet膜112以用作两个或更多个透镜110各自的芯部(步骤810)。如上所述,可以根据特定mtf数据选择各透镜110的pet膜112,特定mtf数据例如在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率的对比度值大于80%,并且各透镜110的pet膜112可(例如)为由dupontteijinfilms以名称454销售的膜。可供选择地,可在如上所述的连续加工或批次加工中主动监测mtf数据的同时制造各透镜110的pet膜112。在这一点上,提供pet膜112可包括(例如)使树脂熔融,通过模具挤出熔融树脂以制造聚合物膜,以及冷却聚合物膜。硬质涂层114可沉积在pet膜112的第一侧上(步骤820),优选为湿式沉积,但可根据包括旋涂、浸涂或真空沉积的任何适当方法施加。在施加硬质涂层114之前或之后,可以在相反侧上用粘合剂116涂覆pet膜112(步骤830)。pet膜112、硬质涂层114和粘合剂116这三个元件可以构成本文所述的一个透镜110,其可以被堆叠以制造保护性屏障100(步骤840)。[0065]在步骤810至840中的任意一个或全部过程中,操作流程可以包括控制透镜110的堆叠的mtf(步骤850)。例如,可以控制透镜110的堆叠的mtf,从而在入射角为65度时对于每0.0003弧度一个线对的空间分辨率表现出大于75%的对比度值。如上文所解释的,可通过在步骤810中选择适当的预先制造的pet膜112实现此控制。可供选择地或另外地,可通过在步骤810中制造pet膜112的同时主动监测和调整加工参数(例如,卷对卷加工的辊速度等)、在步骤820中沉积硬质涂层114、在步骤830中施加粘合剂层116、和/或在步骤840中堆叠两个或更多个透镜110,从而实现mtf的控制。可以预期,这种主动监测和调节的加工参数可以包括连续加工和/或批次加工,其中连续加工包括监测mtf数据的反馈回路,批次加工具有从前一批次手动或自动反馈的mtf测定结果。[0066]一旦已经组装了包括透镜110的堆叠的保护性屏障100,操作流程可以继续将保护性屏障100安装至弯曲基底10,例如图5至图7所示的汽车20的挡风玻璃。如上所述,可以在粘合剂层116仅部分固化的同时进行安装,以使得多个透镜110在粘合剂上“浮动”并分别地成型为基底10的形状,而不是作为整体结构,以避免起皱。参考图8的操作流程,包括透镜110的堆叠的保护性屏障100可置于挡风玻璃或其他弯曲基底10上(步骤860),其中最下透镜110a的粘合剂层116(参见图1)与弯曲基底10接触。为了更容易安装,可粗切保护性屏障100(例如,使用电动膜切割器),从而不延伸至挡风玻璃10之外太远。如图5和图6所描述的,操作流程可以继续施加热量和压力以使两个或更多个透镜110的堆叠与弯曲基底10的形状一致(步骤870)。特别地,施加热量和压力可以至少部分地在两个或更多个透镜110各自的粘合剂层116完全固化之前进行,例如,在粘合剂层116的剥离强度超过被确定为用于剥离所需的每单位宽度的恒定负荷的每英寸25克之前进行。在粘合剂层116完全固化之前,保护性屏障100可以与弯曲基底10的形状完全一致。[0067]在使保护性屏障100冷却之后,安装可以终止于进行如图7所述的最终修整。现在,均匀地形成包括透镜110的堆叠的保护性屏障100并且将其固定至挡风玻璃表面。通过以这种方式安装保护性屏障100,可以减少对挡风玻璃10的碎石撞击破裂和磨损损坏,同时仍然符合在陆地公路上行驶的车辆的挡风玻璃透射率、耐磨性、雾度和变形的适用标准。[0068]如上所述,可以预期,具有多于一个透镜110的保护性屏障100的最外透镜110可以剥离和移除,从而露出下面的透镜110的未使用表面。在这一方面,在已经安装至车辆20的保护性屏障100的使用寿命期间,可以继续图8的操作流程。当最外透镜110随着时间的推移变得不可接受地劣化时(例如,在六个月之后、一年之后、在开始出现由雨刮器引起的刮伤之后等),可将最外透镜110剥离从而露出底下的下一个透镜110(步骤880)。剥离最外透镜110的时机可以取决于使用保护性屏障100的特定气候,例如,一些气候必须更多地暴露于太阳,而其他气候需要更频繁地使用雨刮器。[0069]通过实例而非限制性的方式给出以上描述。根据上述公开,本领域技术人员可以设计出在此公开的本发明的范围和主旨内的变化。此外,本文公开的各实施方案的多个特征可单独使用,或者不同特征彼此组合使用,并且无意限制于本文所描述的具体组合。因此,权利要求的范围不受所示出的各实施方案的限制。当前第1页12当前第1页12
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