专利名称：层压体及用其制成的窗户的制作方法
技术领域：
本发明涉及包括水溶液的层压体，当它被阳光照射时由于吸收光而产生热之故变得成混浊而散射和阻挡光。本发明可被应用到具有窗户的建筑物和汽车及类似物，其中窗户仅仅是受到直接光照射的表面有选择地阻挡光和防止眩光。此外，它还可以与加热元件一起被用于装有电子窗帘的间壁的内部窗户、门等。
近年来，通过有效地利用阳光而获得的更舒适和节能的窗户已成为在考虑环境适应性时的一个重要目标。尽管热反射玻璃和吸热玻璃事实上已被应用于窗户中，但是在冬季、阴暗天和雨天期间，由于它们不利于用日光射线会切断自然光线而产生问题，同时还大大地降低了空旷和舒适的感觉。因此，早已想望有一种可调节的玻璃，以便有可能通过可逆的变化来阻断光。
本发明人着眼于照射在窗户上的日光能，并研究了在这种能的存在与否之条件下由于窗户玻璃的自身响应性而在透光与光散射之间引起可逆变化的可能性而提供更舒适的生活空间。本发明人注意到，不仅从仅在被照射的表面上阻挡光与提供节能效果的观点看，而且从装饰、维护、支承费用等考虑，这样的自身响应性是非常诱人的。由此观点考虑，可选择光致变色体系、热色体系或向热性体系进行研究，但是它们的作用机理是复杂的，仅取决热作用的、该作用在必要时能方便地通过手动调整温度来控制的热色体系或向热性体系优于取决光的波长的光致变色体系。到达地球的太阳光的波长处于290nm～2140nm的范围内，其中约80％是接近400nm～1100nm的红外光范围的可见光，还要考虑的事实是，可见光的范围大于近红外光范围。于是，控制可见光范围不仅具有滤光作用，而且对于节能与减少眩光作用也是重要的。本发明利用通过阳光能来增加物体温度。当然为了人工温度控制可以添加加热元件来产生阻断光的散射光条件。
近来，被用于热色体系和向热性体系的材料具有不合适的特性并因此仍是无实用价值的。为了使热色玻璃和向热性玻璃获得更广泛的使用，它必须满足下列的条件1.透光性与遮光性之间的相转换必须是可逆的。
2.在不出现相分离的条件下可逆转换必须是可重复的。
3.相转换开始时的温度必须是低的。
4.玻璃必须是耐用的。
5.材料必须是无毒或是不污染环境的。
本发明人已将重点集中于水溶液，当水溶液中温度增加时该水溶液经受从无色、透明状态到混浊的光散射状态的相转变，作为自身响应性材料能满足上述的这些条件。
通过增加温度而被转变到混浊的光散射状态的已知溶液包括非离子型表面活性剂，尽管该溶液显示出浊点现象，但是这种应用还在研究中，但显而易见的是随着温度的增加而容易发生相分离因而不能满足上述的条件1与2。还有，某些随着温度的提高发生聚集和胶凝而显示混浊和光散射作用的非离子型水溶性聚合物(例如，羟丙基纤维素，聚-N-异丙丙基丙烯酰胺，聚乙烯基·甲基醚，等等)的水溶液还正就类似应用在被研究中(日本已审查的实用新型公开41-19256，日本未审查的专利公开№51-049856，日本已审查的专利公开№61-7948)，但是它们也未满足上述的条件1与2并因此是不实用的。此外，如日本未审查的专利公开№63-500042中所述的那样，已尝试利用由至少具有5种组分的、特定的反应混合物组成的水凝胶的混浊性的变化来应用水凝胶，但它们同样也未能满足上述的条件1与2并因此是不实用的。还研究过交联的水凝胶，例如通过在水溶性游离基聚合引发剂的存在下使用少量的作为交联剂的N，N′-亚甲基双丙烯酰胺，通过N-异丙基丙烯酰胺的水溶液聚合而得到的聚-N，N′-亚甲基双丙烯酰胺凝胶的研究，但是它们也未能满足上述的条件1与2并因此是不实用的。于是，本发明人发明一种基于新方法研究的有用的层压体，并通过利用基于日本未审查的专利公开№5-62502中所述的溶胶-凝胶相转变原理，发现一种经受凝聚而成为混浊和光散射的非离子型水溶性聚合物，它能以均匀方式可逆地转变而不发生相分离的。本发明人还对具有浊点的油状两亲物质的使用进行了努力的研究，迄今为止该物质并不受重视，因为它在高温范围内易于在水层与油层之间出现相分离。因此，本发明是基于发现一种能均匀地经受通过溶胶-乳液相转变的可逆变化的水溶液而被完成的。
发明人已发现一种具有浊点的两亲物质的水溶液，该两亲物质在室温下是油状的并能均匀地溶解在室温的水中，此水溶液组合物经受通过依赖温度的溶胶-乳液相转变的稳定的可逆的变化并在温度增加时在含水层与油状层之间不出现相分离，由此完成了本发明，本发明涉及一种含有在透明态与混浊的遮光态之间经受可逆变化的水溶液的层压体，还涉及使用此层压体的窗户。
为了解决上述的问题而完成本发明，本发明提供一种包含水溶液的层压体，该水溶液中溶于水的分子在提高温度时凝聚而显示出混浊的光散射作用引起透光率的降低，该水溶液被密封在两块基片之间，所说的基片至少是部份透明的以便能直接见到所说的水溶液，其中所说的水溶液包含0.5～45份重量的显示浊点的并在室温时是油状的并能均匀地溶解在室温的水中的两亲物质，该两亲物质被溶在100份重量的由0.5～40份重量的离子型水溶性聚合物或在温度不高于约45℃的水中不显示浊点的乙烯基非离子型水溶性聚合物溶于100份重量的水而组成的溶液中，所说的水溶液经受依赖于温度的可逆的溶胶-乳液相转变。本发明还提供一种使用包含水溶液的层压体的窗户，该水溶液中溶于水的分子在提高温度时凝聚而显示出混浊的光散射作用引起透光率的降低，该水溶液被密封在两块基片之间，所说的基片至少是部份透明的以便能直接见到水溶液，其中所说的水溶液包含0.5～45份重量的显示浊点的并在室温时是油状的并能均匀地溶解在室温的水中两亲物质，两亲物质被溶在100份重量的由0.5～40份重量的离子型水溶性聚合物或在温度不高于约45℃的水中不显示浊点的乙烯基非离子型水溶性聚合物溶于100份重量的水而组成的溶液中，所说的水溶液经受依赖于温度的可逆的溶胶-乳液相转变。
图1是本发明的层压体的一种实施方案的横截面图。
图2是本发明的层压体的另一种实施方案的横截面图。
图3A和3B是本发明的层压体的又一种实施方案的横截面图。
图4是显示本发明的层压体在波长范围为400nm～800nm时的透光率变化的曲线图。
图5是显示本发明的层压体在波长范围为400nm～800nm时的透光率变化的曲线图。
本发明的基本原理是利用均匀溶解的两亲物质的水溶液的浊点现象，通过加热引起两亲物质凝聚并成为混浊和光散射的。显示混浊现象的两亲物质的水溶液当温度提高时是易于在油状层与含水层之间经受相分离的，这使它不可能实现均匀的可逆的变化。就此而言，本发明人对在由于温度的变化而在透明态与混浊态之间能稳定和均匀地经受可逆变化的水溶液进行了努力的研究。结果令人吃惊地发现，通过添加两亲物质到水溶性聚合物的水溶液中可以实现均匀而稳定的可逆的变化。据认为这是由于温度的增加而使已被凝聚的两亲物质的微细的聚集体被截留在水溶性聚合物链中，由此保持均匀的细分散体状态。估计这进一步防止微细的聚集体凝聚成大的聚集体，并由此防止了含水层与油状层之间的分离之故。因此，由于在两亲物质的微细的聚集体的折射率与含水的聚合物溶液介质的折射率之间的差别而显示出混浊的散射光的效果。这可被重申如下。本发明的水溶液是一种在低温时为溶胶态的透明的溶液，具有被均匀地溶解于水中的两亲物质，但是在高温时，凝聚的两亲物质产生白色的混浊的乳液状态。此乳液状态是通过水溶性聚合物的乳化作用而被稳定的。结果能够获得被称为溶胶-乳液相转变的可逆变化。于是，本发明涉及一种包含基于三种组分(水溶性聚合物，具有浊点现象的两亲物质，和纯水)的水溶液的层压体。
现介绍根据本发明的有用的水溶性聚合物。所用的水溶性聚合物既可以是离子型的或非离子型的。根据其分子量的不同，离子型水溶性聚合物在低温时可以形成高粘度的水溶液。具体例子包括纤维素衍生物诸如羧甲基纤维素钠(如，Daicel Chemical Industries，Ltd.的CMC Daicel)，乙烯基聚合物如聚丙烯酸钠(Nippon ShokubaiCo.，Ltd.的Aqualic-IH，Aqualic DL-522)和聚苯乙烯磺酸钠，具有阴离子和非离子基的乙烯基单体共聚物的例子包括Aronfloc Co.，Ltd.的A181和A161。具有阳离子和非离子基的乙烯基单体共聚物的例子包括Aronfloc Co.Ltd.的C-303，C-302，C-508和C-500；KurarayCo.，Ltd.的Isoban-110，它是异丁烯和马来酐的离子化的共聚物。改性聚乙烯醇的例子包括Daiichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.的KEPS-1224A，它具有通过亚甲基而以羟基量约12％的被加到聚乙烯醇的羟基的羧基；Kuraray Co.，Ltd.的CM-318，它具有在主链上的阳离子季铵盐基；和Nippon Gohsei Co.，Ltd.的Gohseran L3266、L0301和F78，它含有硫酸基。许多的这样的材料能被使用，而本发明的层压体的初始浊度温度还随着结构、分子量和聚合物浓度而变化。当然，大分子量会增加粘度并且甚至在低温时能保持均匀的乳液状态。因此，无须对分子量加以特别的限制，只要它具有高的分子量就行。然而，当分子量是低的时，聚合物的乳化作用是弱的，而增加浓度使其难于获得透明状态。分子量将取决于结构，但是，就重均分子量而言，通常至少可为20000，优选至少为50000。尽管增加分子量会导致稠化和难于在水中溶解，但是，如果能充分在水中均匀溶解的话可以提高分子量，最常用的聚合物具有不大于几百万的分子量。浓度可以为约0.5份重量～约20份重重，优选为约1.5份重量～约15份重重，更优选为约2份重量～约10份重量，均以100份重量的水计。还有，随着浓度的增加混浊的初始温度向较低的范围偏移。具有较高含量的离子官能基的水溶性聚合物显示更急剧的从初始的混浊温度到饱和的混浊温度的变化。并且易于具有更大的混浊的阻光性。
各种乙烯基非离子型水溶性聚合物也能被用于本发明。其例子包括聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮和聚乙烯基丙烯酰胺。其他的非离子型水溶性聚合物例子是具有被加到聚乙烯醇侧链的侧基的非离子型水溶性聚合物(例如，Nippon Gohsei Co.，Ltd.的OSK-9065N，一种含氧亚丙基的聚乙烯醇)。分子量取决于聚合物的类型，但是重均分子量通常至少可以为10000、优选至少为15000和更优选至少为20000，具有高分子量的唯一问题是更难于溶解于水中，对分子量没有特别的限制，只要在水中能达到均匀溶解就行；然而，最常用的聚合物具有分子量为不大于几百万。浓度，以100份重量的水计，可以为约1份重量～约40份重量，优选为约5份重量～约35份重量。然而，在室温下能溶于水而成为透明状态的、但在较高的温度下会聚集引起胶凝与沉淀而发生相分离的乙烯基非离子型水溶性聚合物是难于在水溶液中保持均一状态的。更具体地说，它们是在低于约45℃下通过聚集发生胶凝与沉淀而引起相分离的水溶性聚合物(例如，聚-N-异丙基丙烯酰胺和聚乙烯基·甲基醚)。因此，在本发明中有用的乙烯基非离子型水溶性聚合物是那些在温度低于约45℃下不显示浊点现象的聚合物。
本发明人着眼于作为离子型水溶性聚合物的耐天候和在水中能均匀溶解的羧甲基纤维素钠。其例子包括Daicel Chemical Industries，Ltd.的CMC Daicel1170、1220、1260、1290、1330、1380和2260，而在对分子量或醚化度没有特别限制的前提下各种变体均可被使用。还有，从耐久性考虑其水溶液pH值接近中性是重要的。如果pH偏离中性的话，将发生纤维素骨架的解聚和两亲物质的降解，由此大大地降低了耐久性。聚乙烯醇是耐天候和在水中能均匀溶解的乙烯基非离子型聚合物，其例子是包括Nippon Gohsei Co.，Ltd.的Gohsenol NH-26、NL-05、GH-20、GL-03、KL-11和NH-17Q，其中在对分子量或醚化度没有特别限制的前提下各种变体均可被使用。如以上所提到的，改性聚乙烯醇也是有用的。于是，能均匀溶解于水中和在水溶液状态能耐天候的水溶性聚合物是特别有用的。然而，在添加加热元件的室内使用(例如间壁)的情况下耐天候状况是不太重要的。
本发明有用的两亲物质是在室温为油状并在室温的水中能均匀溶解的具有浊点的化合物。许多两亲物质是已知的，其例子包括氧化丙烯聚合物(例如，Sanyo Chemical Industries，Ltd.的Newpol PPSeries)，低分子量的氧化丙烯和氧化乙烯的共聚物(例如，DaiichiKogyo Seiyaku Co.，Ltd.的Epan 420和720)，聚(氧化乙烯/氧化丙烯)乙二醇单醚(例如，Sanyo Chemical Industries，Ltd.的Newpol50HB Series的丁醇衍生物)，含氧化丙烯基或氧化乙烯/氧化丙烯基的三醇衍生物(例如，Sanyo Chemical Industries，Ltd.的Newpol/GPSeries、TP Series、GL Series、GEP Series和TL Series)，和具有被加到高级烷基酚的聚氧化乙烯的化合物(例如，Lion Corp.的壬基酚Liponox NC-86)，和具有被加到高级烷基(例如，12和13个碳原子的烷基)的聚氧化乙烯和聚氧化丙烯的化合物(例如，LionCorp.的Leocol SC-70和Leocol SC-80)。此外，包括具有被添加的氧化乙烯和氧化丙烯的改性二甲基聚硅氧烷的聚硅氧烷化合物(例如，Shin-Etsu Chemical Co.的KF-6008、KF-6012和KF615A，Toshiba Silicone Co.，Ltd.的TSF4450、TSF4452和TSF4440，Toray-Dow Corning Silicone Co.，Ltd.的SH3748、SH3749、SH8700和SF8410)对本发明也是非常有用的。如已知的那样，初始的混浊温度能通过氧化乙烯和氧化丙烯的比例(例如，1∶1的比例)来控制。
在室温为油状并在室温的水中能均匀溶解的具有浊点的两亲物质可以以下面的方式来定义。在室温为油状意指在温度接近室温、具体说在25℃是液体。还有，均匀溶解在室温的水中意指当两亲物质在温度低于显示混浊现象的温度下以必须量被添加至水中而能均匀溶解成透明态或接近透明态而不发生相分离。更具体地说，它意指2％重量的水溶液在温度低于显示混浊现象的温度下均匀地溶解成透明态或接近透明态而不发生相分离。例如，在氧化丙烯聚合物(例如，SanyoChemical Industries，Ltd.的Newpol PP Series)情况中，如果分子量太低的话，不发生自聚集并由此不显示模糊的光散射，而如果分子量太高的话甚至在低温下也不能均匀地溶解及不能获得透明状态。因此，重均分子量优选为从约400～1000。还有，就只包含氧化丙烯和氧化乙烯的低分子量共聚物来说，如果氧化乙烯的含量低至到共聚物的约10％的话，共聚物甚至在低温下也不能均匀地溶解和不能获得透明状态；而如果氧化乙烯的含量高至约40％的话，将不发生自聚集现象并由此不显示混浊的光散射。因此，优选的氧化乙烯含量被规定为约15％～30％。
被添加的两亲物质的量取决于其在水中的溶解度，但是一般说，较少的量造成淡的浊度与弱的光散射，而增加其量产生强的浊度。然而，当量太高时甚至在低温度范围内会显示混浊状态而不是透明状态，并使其不适用于本发明。然而，在适当地溶于室温水的两亲物质，例如，Sanyo Chemical Industries，Ltd.的Newpol/GP600的情况，它们甚至能被大量地添加。于是，被添加的两亲物质的量，以100份重量的水溶性聚合物的水溶液计，可为0.5～45份重量，而优选为1～40份重量。两亲物质的分子量取决于分子结构，但重均分子量优选为从约240～20000。基于烃的两亲物质可以以重均分子量为约240～10000、优选以重均分子量为约240～8000、更优选以重均分子量为约240～5000被使用。分子量超过10000是不实用的，因为其合成与提纯太困难。聚硅氧烷物系由于硅的大原子量而无须将分子量限制到约20000和以下，但是鉴于同样的理由，由于将官能基加到侧链之故，分子量超过20000的聚硅氧烷物系是难于生产的并因此是不实用的。为了获得硅氧烷链的效果聚硅氧烷物系应具有大的分子量，其重均分子量为约1000～约20000，优选的重均分子量为约2000～约18000和更优选的重均分子量为约3000～15000是适用的。
例如，当改性二甲基聚硅氧烷被添加与溶于离子型水溶性聚合物羧甲基纤维素的水溶液时，它在低温范围内显示总体透明性，然后为了提供强阻光性而使其突然变成混浊。具体说，从初始浊度到基本上饱和浊度之间的温度差在约5℃处出现突变。实施例5的层压体C在约30℃时显示其初始浊度并在约35℃时达到其基本饱和的阻光性。由于混浊光散射之故通过改变被添加的改性二甲基聚硅氧烷的量来控制不透明程度是可能的。混浊的初始温度还可通过改变羧甲基纤维素的浓度来调整，而高浓度会导致低的初始温度。于是，甚至能够通过调整浓度来改变阻光性和初始温度。就羧甲基纤维素的醚化度而言，当它为0.7或以下时甚至在低温范围处的透明状态中显示出妨碍可见性的浅的薄雾，尽管在混浊阻光性中存在充分的变化。在大多数的情况中，0.8～1.5的酯化度是令人满意的，而在增加到1.0以上时观察到浊度的突变趋向。在1.5和以上时，合成非常困难并且是再没有实用意义的。还有，羧甲基纤维素的分子量能处于大的范围内，这将得到粘度范围从CMC Daicel 1220/10cps到CMC Daicel 2260/6000cps，用旋转式粘度计在25℃的1％水溶液中测得，并对分子量没有特别的限制。
水通常为蒸馏水、纯水或类似物。对非离子水溶性聚合物水溶液来说，为了将浊度初始温度移向低温端，可以添加中性无机盐(例如，氯化钠、氯化钾、氯化锂、硝酸钠、硫酸钠)。可以按每100份重量的非离子水溶性聚合物水溶液为0.1份重量～10份重量的量添加。然而，已发现添加这样的盐到离子型水溶性聚合物水溶液是不理想的，因为它们影响离子离解并由此影响均匀度与粘度。用于本发明的水溶液的pH可以接近中性的7或6～8、或者更优选为6.5～7.5。此外，合适量的抗氧剂、着色剂、防腐剂、紫外吸收剂等等还可被用作添加剂。就脱除溶解的氧或用惰性气体取代溶解的氧而言，它有可能防止氧化降质并且在长期应用例如窗户情况来说被优选使用。
当层合体被用作窗户时，它可以是任何类型的、具有弱的阻光性但提供可见性并还能防止眩光的窗户，或是具有强阻光性与合适的节能效果的那类窗户。作为前一类的例子，发明人通过添加7份重量的具有平均分子量为400的聚氧化丙烯2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(Sanyo ChemicalIndustries，Ltd.的Newpol TP-400)到100份重量的由1份重量的具有重均分子量为约20000的聚乙烯醇(NipponGohsei Co.，Ltd.的Gohsenol GL-03)溶于2份重量的5％重量氯化钠溶液组成的聚合物水溶液中而制备的在20℃是无色透明的水溶液A。作为后一类的例子，发明人通过添加6份重量的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)甲基聚硅氧烷(Shin-Etsu Chemical Co.Ltd的KF-6012)到100份重量的由2份重量的羧甲基纤维素(CMC Daicel 1220；重均分子量接近50000，Daicel Chemical Industries，Ltd.的产品)溶于30份重量的纯水组成的聚合物水溶液中而制备的也是在20℃是无色透明的水溶液B。此后，将水溶液A和水溶液B的每一种以0.3mm厚度施加在两块10cm2、3mm厚的钠钙玻璃板之间而制成层压体A和层压体B。两种层压体在室温和60℃具有令人满意的可逆的稳定性，和在60℃放置12小时具有令人满意的稳定性，而不会发生相分离。还有，层压体A从约26℃起开始显示混浊的光散射作用并随着温度缓慢地增加混浊的阻光性，甚至在约42℃显示弱的可见度，而抗眩光作用也是令人满意的。层压体B从约24℃起开始显示混浊的光散射作用，在约29℃达到饱和并提供强的阻光性。
以下，使用适于测定大的光散射试样的、由Hitachi，Ltd.制造的U-4000分光光度计通过这样放置每种层压体以使其中心部份极接近(约离1mm)窗户整体区域来测定。就低温范围而言测定温度为约21℃的室温而就高温范围而言测定温度为约42℃的室温。考虑到测定期间层压体的温度变化，测定的波长在约21℃(透明态)和约42℃(混浊的光散态)时被限定在400nm～800nm之间。其结果被示于图4和5中。图4显示层压体A而图5显示层压体B。用光波长为从300nm～400nm和从800nm～2500nm进行证实试验，类似于可见光范围，在紫外线范围与红外线范围显示阻光性。
现介绍本发明的层压体的结构及其在窗户方面的应用。图1、2、3A和3B为本发明层压体的实施方式的示意横截面图，其中1代表底基，2是水溶液和3是密封剂。
图1的层压体具有本发明层压体的基本形式，其中水溶液2被层合在底基1之间，底基1至少是部份透明的并使水溶液2是直接可见的。对水溶液2的层厚度未加特别的限制，但是它可以为从约0.01mm～2mm，而约0.2mm的层厚度可获得充分的阻光性。密封剂3起防止水蒸发的作用，它可以被置于两底基间的周界附近或在底基之外。可被使用的密封剂包括环氧基树脂粘合剂(例如，Toray-ThiocollCo.的Flep)，丙烯酸基树脂粘合剂(例如，Photobond，一种由SunriseMeisei Co.制造的光敏树脂)，和用于隔热玻璃的异丁烯密封剂，聚硫密封剂，聚氨酯密封剂和硅酮密封剂。特别是，尽管未示出，已发现最好是底基之间提供至少二层的密封剂，将异丁烯密封剂作内层和将一种密封剂粘合到玻璃基片作外层，当然，如果异丁烯密封剂与水溶液2间的接触是不方便的话，可提供隔离层以防止这样的接触。
为了保证厚度控制，尽管未被明确示出，隔离材料(诸如，玻璃球、陶瓷球、树脂球或金属球)可被用于水溶液2来代替密封剂。隔离材料对保持特别是50cm2和更大尺寸的液体层厚度是有用的。还有，具有接近于水溶液2的折射指数的底基被优选使用，因为它们更难于被看出。各种隔离物，包括钢丝绒、玻璃纤维、金属薄片等等均可被用于密封区域。
底基应该至少是有一部份是透明的以便能直接看见水溶液2，可被用作底基的许多不同材料包括玻璃、塑料、陶瓷、金属、等等，如果为板形式的话，它们可以是单一的板或按任意组合的具有被加工过表面的复合材料。被用作窗户材料的玻璃板可以是单层板玻璃，增强玻璃，嵌丝玻璃，吸热玻璃，反射热玻璃，吸热/反射热玻璃，夹心玻璃，隔紫外线玻璃，透明的导电玻璃，隔热玻璃，多层玻璃，透明的单层板玻璃或聚碳酸酯复合玻璃，等等，也可以根据用途使用成对的不同类型和厚度的底基的合适的组合。特别是，多层玻璃的复合材料制得具有隔热性与阻光性的层压体，并且在节能与舒适性方面是非常有效的。
当本发明被用于长期受到直接阳光照射的窗户时，因此优选使用至少在底基外层上的隔紫外线玻璃。其例子包括瓶料玻璃、涂敷有紫外线吸收层的玻璃和吸收紫外线的夹心玻璃。当在窗户外侧上的底基厚度至少为约5mm时，波长为330nm或以下的紫外线的穿透性急剧地减少，因此较厚的底基当然对选择性阻光作用是有利的，因为紫外线吸收是随着厚度增大而增加的。窗户有时是以水平位置使用的而有时是以垂直位置使用的，因此就垂直位置使用来说，必须特别小心避免使用过低粘度的水溶液2，因为它有时会由于温度差而产生不规则的对流。
图2的层压体是一种其中经受可逆变化的水溶液2和不变化的透明液体4相组合并处于相同底基之间的层压体。不经受可逆变化的透明液体4是一种甚至随着温度的增加而透光率不受到特别影响的液体或凝胶。其例子是未加两亲物质的本发明的水溶液。当分子量增加时自散射达到可被忽略的水平，因此分子量应该是至少为2000、优选至少为3000和更优选至少为5000。还可以通过提供一种与水不溶混的液体(例如，液体石蜡、硅油、硅酮凝胶等等)来保证可见度。另外的改进形式，未专门示出，包括其中为了连续地调整不透明的混浊状态而连续地变化水溶液2层的厚度的层压体，和为了确保可见性其中在底基中提供不平整度以变化的水溶液2层的厚度的层压体。这些改进形式可被用来保证部份的可见度，例如在汽车的后窗和在显示图像数据的广告体系中。提供加热元件的方法也是现成的，加热元件赋予本发明的层压体以广泛的用途。它们还能作为间隔通过人工热控制起阻挡视线的作用，如电子窗帘。加热元件包括透明的导电膜、碳浆、金属浆、金属丝和钛酸钡基陶瓷，还可使用既可加热又可冷却的加热元件(例如，Komatsu Electronics Co.Ltd.制造的Thermopanel)。加热体系既可被置于底基的内侧也可被置于底基的外侧以及在底基的全表面上或部份表面上。加热元件还可被分成线形或条形布置。此外，图像资料还可以通过使用形成为基材的加热元件或通过用(例如来自激光器的)红外线选择性地加热底基表面来显示。
本发明的窗户的例子包括正常的建筑物窗户，车辆例如汽车和火车的窗户，运输机械例如船舶、飞机和升降机的窗户。此处所指的“窗户”是广义上的，它包括商店拱顶和天井的玻璃天花板、门窗户和间壁，以及完全透明的玻璃门、立柱和壁。当然，作为更广泛应用的例子，本发明还包括与结构材料框或车辆框架相结合而形成带有框架的适用于建筑物、车辆等各别应用的层压体，和以惯用方式一样简单地安装在结构位置的窗户件。应用这样的窗户件结构对于更可靠地密封层压体、防止水由于贯穿而出现的蒸发、防止由于光使密封层变质是有效的。这对于半永久性使用或在苛刻的条件下使用如在正常建筑物窗户和车辆窗户是特别有效的。
此外，本发明的层压体还涉及一种使用方法，其中为了施用和层压成片而将水溶液包含在中空体、小球、微胶囊或树脂片中，只要部份的片是透明的和水溶液是可见的。特别有用的是如图3中所示的中空棒。各种横截面形状包括圆形、六边形、方形、三角形和平板形均可被应用以适合用途。还有，用于整体密封的密封剂可以是熔化玻璃。此外、在将大量的中空棒排列成平面的情况时，它们能被用来起挡光作用。这样应用的例子是辊状屏与帘。当然，中空棒还能够被设置于成对的底基之间。因此，图3A与3B中的中空棒从广义的层压体来说也属于本发明的范围之内。此外，由片状物形成杯形或盆形式的层压体也被包括在本发明的范围内。
为了进一步说明本发明现提供以下的实施例，当然本发明并不限于这些实施例。实施例1一种20℃为无色透明的水溶液是通过添加35份重量的、具有重均分子量为600的一种三醇-聚氧化丙烯甘油(Sanyo ChemicalIndustries，Ltd.的Newpol GP-600)到100份重量的由1份重量的具有重均分子量为约20000的聚乙烯醇(Nippon Gohsei Co.，Ltd.的Gohsenol GL-03，皂化度为约87.5％)溶于2份重量的纯水组成的聚合物水溶液中而制备的。具有直径为2.4mm的长丝状异丁烯密封剂被施加到30cm2、3mm厚的钠钙玻璃板周界附近并将水溶液置于板的中央，轻轻地向其置放一块相对板之后，在真空体系中在约1乇的减压下对相对板加压而挤压异丁基密封剂并完成粘合。然后使对玻璃具有粘性的光敏树脂围绕留置于最外周界周围部份的间隙中流动，然后用光辐照完成密封。由此获得厚度为0.3mm的无气泡的层压体。此层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，从约41℃起开始观察到混浊的光散射，而混浊的阻光性稳定地增加并在保持可见度的同时被证明具有防眩光的效果。实施例220℃为无色透明的水溶液A和水溶液B是通过添加15份重量的一种单醚—具有重均分子量为240的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)乙二醇丁基醚(Sanyo ChemicalIndustries，Ltd.的Newpol 50HB-55)和6.5份重量的另一种单醚—具有重均分子量为3750的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)乙二醇丁基醚(Sanyo ChemicalIndustries，Ltd.的Newpol 50HB-5100)到100份重量的由1份重量的实施例1的聚乙烯醇溶于2份重量的5重量％氯化钠水溶液组成的聚合物水溶液中而制备的。它们被用于以与实施例1的相同方式制造层压体A和层压体B。这二种层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体A从约32℃起开始观察到混浊的光散射，层压体B从约38℃起开始观察到混浊的光散射，而混浊的阻光性稳定地增加并在保持可见度的同时被证明具有防眩光的效果。实施例3一种20℃为无色透明的水溶液是通过添加10份重量的具有重均分子量为400的聚氧化丙烯-2-乙基-2-羟甲基-1，3-丙二醇(SanyoChemical Industries，Ltd.的Newpol TP-400)到100份重量的由10份重量的聚乙烯醇(Nippon Gohsei Co.，Ltd.的Gohsenol NH-26，皂化度为约99.5％，重均分子量为约120000)溶于80份重量的纯水组成的聚合物水溶液中而制备的。以与实施例1的相同方式制造层压体。此层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小时后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，从约31℃起开始观察到混浊的光散射，而混浊的阻光性稳定地增加并在保持可见度的同时被证明具有防眩光的效果。实施例4一种20℃为无色透明的水溶液是通过添加6份重量的具有重均分子量为400的聚氧化丙烯-2-乙基-2-羟甲基1，3-丙二醇(SanyoChemical Industries，Ltd.的Newpol TP-400)到100份重量的由10份重量的聚乙烯醇(Nippon Gohsei Co.，Ltd.的Gohsenol NL-05，皂化度为约98.5％，重均分子量为约20000)溶于30份重量的纯水组成的聚合物水溶液中而制备的。以与实施例1的相同方式制造层压体。此层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，从约34℃起开始观察到混浊的光散射，而混浊的阻光性稳定地增加并在保持可见度的同时被证明具有防眩光的效果。实施例520℃为无色透明的水溶液A、水溶液B、水溶液C和水溶液D是通过分别添加6.5份重量、1.5份重量、16份重量、32份重量的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)甲基聚硅氧烷(Shin-Etsu Chemical Co.的KF-6012)到100份重量的由2份重量的羟甲基纤维素钠(DaicelChemical Industries的CMC Daicel 1260，醚化度为0.90)溶于50份重量的纯水组成的聚合物水溶液而制备的。它们被用于以与实施例1的相同方式制造层压体A、层压体B、层压体C和层压体D。这四种层压体均具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小时后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体A从约30℃起开始观察到混浊的光散射，混浊的阻光性是随变化温度而突然出现的并提供充分的阻光性由此证明具有防眩光的效果；层压体B从与层压体A大致相同的温度开始观察到混浊的光散射，但是甚至在高温下在保持可见度的同时被证明具有防眩光的效果；层压体C从与层压体A大致相同的温度开始观察到混浊的光散射，混浊的阻光性是随变化温度而突然出现，而阻光效果比层压体A更强；层压体D从与层压体A大致相同的温度开始观察到混浊的光散射，但是在约40℃的较高湿度下的阻光性大致与层压体C的阻光性相同。实施例6水溶液A、水溶液B、水溶液C、水溶液D、水溶液E和水溶液F是通过添加6.5份重量的不同的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)甲基聚硅氧烷(分别为Shin-Etsu Chemical Co.Ltd.的KF615A，ToshibaSilicone Co.，Ltd.的TSF4450、TSF4452和TSF4440，Toray-DowCorning Silicone Co.，Ltd.的SH8700和SF8410)到100份重量的实施例5的羟甲基纤维素聚合物水溶液而制备的。它们被用于以与实施例1的相同方式制造层压体A、层压体B、层压体C、层压体D、层压体E和层压体F。这些层压体均具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体A从约41℃起、层压体B从约5℃起、层压体C从约25℃起、层压体D从约65℃起、层压体E从约30℃起和层压体F从约33℃起开始观察到混浊的光散射，混浊的阻光性是随变化温度而出现的由此证明了其充分的防眩光效果。由此表明，通过改变所用的聚(氧化乙烯/氧化丙烯)甲基聚硅氧烷的类型有可能达到在跨越从低温到高温的广温度范围内具有均匀态的可逆变化。具体的特征还由不同的混浊度变化率来显示。实施例7水溶液A和水溶液B是通过添加6.5份重量的分别具有重均分子量为400和950的丙二醇(Sanyo Chemical Industries，Ltd.的NewpolPP-400和PP-950)到100份重量的实施例5的羧甲基纤维素水溶液而制备的。它们被用于以与实施例1的相同方式制造层压体A和层压体B。这二种层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体A从约60℃起开始观察到混浊的光散射，层压体B从约18℃起开始观察到混浊的光散射，而当温度变化时具有充分的阻光性使防眩光效果被证实。实施例8通过添加20份重量的实施例4的TP-400到100份重量的实施例5的聚合物水溶液(由由5份重量的羧甲基纤维素钠溶于100份重量的纯水制备)制备水溶液。用此溶液以与实施例1的相同方式制造层压体。此层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体从约25℃起开始观察到混浊的光散射，并随着温度变化突然地显示混浊的阻光性。实施例9通过用甲醇去掉有机盐而提纯Daiichi Kogyo Seiyaku Co.，Ltd.的KEPS-1224A(一种通过添加相对于羟基约为12％的羧基到具有重均分子量约为100000的聚乙烯醇的羟基上而制备的离子型水溶性聚合物)。20℃为无色透明的水溶液A是通过添加10份重量的实施例5的KF6012到100份重量的由10份重量的纯化的KEPS-1224A溶于100份重量的纯水组成的聚合物水溶液中而制备的。水溶液B也20℃为无色透明的，它是通过添加10份重量的实施例4的TP-400到100份重量的由20份重量的纯化的KEPS-1224A溶于100份重量的纯水组成的聚合物水溶液中而制备的。它们被用于以与实施例1的相同方式制造层压体A和层压体B。这二种层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体A从约26℃起开始观察到混浊的光散射，层压体B从约27℃起开始观察到混浊的光散射，而随着温度变化突然显示混浊的阻光性，以致观察到充分的阻光性和防眩光效果。实施例1020℃为无色透明的水溶液是通过添加10份重量的实施例5的KF6012到100份重量的由0.5份重量的具有重均分子量约为5000000的聚丙烯酸钠(Nippon Shokubai Co.，Ltd.的Aqualic IH)溶于100份重量的纯水组成的聚合物水溶液而制备的。以与实施例1的相同方式制造层压体。此层压体具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体从约32℃起开始观察到混浊的光散射，而随着温度变化突然出现混浊的阻光性，以致观察到充分的阻光性和防眩光效果。实施例11
20℃为无色透明的水溶液A、水溶液B和水溶液C是通过令别添加10份重量的Lion Corp.的Leocol SC-70、Leocol SC-80、LeocolNC-86到100份重量的由5份重量的实施例10的聚丙烯酸钠溶于100份重量的纯水组成的聚合物水溶液而制备的。以与实施例1的相同方式制造层压体A、层压体B和层压体C。这些层压体均具有令人满意的在室温与60℃的可逆的稳定性和在60℃静置12小后而不发生相分离的令人满意的静置稳定性。还有，层压体A从约32℃起开始观察到混浊的光散射，层压体B从约38℃起开始观察到混浊的光散射、层压体C从约32℃起开始观察到混浊的光散射，它们都显示充分的混浊阻光性。
本发明的要旨在于提供含有水溶液的层压体，此水溶液经受在透明态与混浊的遮光态之间的可逆变化，基于发现含有具有浊点的两亲物质的水溶液的水溶液组合物，该两亲物质在室温下是油状的并均匀地溶解在室温的水中，两亲物质的水溶液通过依靠温度的溶胶-乳液相转变而经受稳定和可逆的变化，而在温度增加时在含水层与油状层之间不出现相分离。本发明的要旨还在于提供使用这些的窗户。当两亲物质被添加到水溶性聚合物的水溶液时，发明人令人惊奇地发现，所制成的水溶液引起能稳定与可逆变化的卓越的溶胶-乳液相转变。据认为这可被解释为通过加热而产生的两亲物质的微细聚集体成为被截在水溶性的聚合物链中并被保持在均匀的乳液状态。由于细聚集体与介质之间的折射率的差的结果光散射引起混浊的阻光性。当这样的层合材料被用于窗户并且该窗户通过与阳光射线的直接接触而被加热时，辐照的部份被有选择地从透明态到混浊态变化，由此，阻挡直接的光线并防止眩光。这种从透明态到半透明态到不透光态变化是由于季节或气候引起的环境温度平衡而自发地发生的。因此，使提供一种通过阳光的直接能量方便地阻挡直接的阳光射线的自调节的节能窗成为可能。
权利要求
1.一种包含水溶液的层压体，其中溶于水的分子在提高温度时凝聚而显示出混浊的光散射作用引起透光率的降低，该水溶液被密封在两块基片之间，所说的基片至少是部份透明的以便能直接见到所说的水溶液，其中所说的水溶液包含0.5～45份重量的显示浊点的并在室温时是油状的并能均匀地溶解在室温的水中的两亲物质，该两亲物质被溶在100份重量的由0.5～40份重量的离子型水溶性聚合物或在温度不高于约45℃不显示浊点的乙烯基非离子型水溶性聚合物溶于100份重量的水而组成的溶液中，所说的水溶液经受依赖于温度的可逆的溶胶-乳液相转变。
2.一种根据权利要求1的层压体，其中离子型水溶性聚合物是羧甲基纤维素钠。
3.一种根据权利要求1的层压体，其中乙烯基非离子型水溶性聚合物是聚乙烯醇。
4.一种根据权利要求3的层压体，其中0.1～10份重量的中性的无机盐被添加到100份重量的水中。
5.一种根据权利要求1的层压体，其中两亲物质至少含有氧化丙烯基。
6.一种根据权利要求5的层压体，其中两亲物质是具有添加的羟基亚乙基和羟基亚丙基的改性二甲基聚硅氧烷。
7.一种根据权利要求1～6的任一项权利要求的层压体，它包括不同的水溶液的组合或水溶液与透明液体的组合。
8.一种根据权利要求1～7的任一项权利要求的层压体，它装有至少一个的能加热的加热元件。
9.一种使用包含水溶液的层压体的窗户，其中溶于水的分子在提高温度时凝聚而显示出混浊的光散射作用引起透光率的降低，该水溶液被密封在两块基片之间，所说的基片至少是部份透明的以便能直接见到所说的水溶液，其中所说的水溶液包含0.5～45份重量的显示浊点的并在室温时是油状的并能均匀地溶解在室温的水中的两亲物质，该两亲物质被溶解在100份重量的由0.5～40份重量的离子型水溶性聚合物或在温度不高于约45℃的水中不显示浊点的乙烯基非离子型水溶性聚合物溶于100份重量的水而组成的溶液中，所说的水溶液经受依赖于温度的可逆的溶胶-乳液相转变。
10.一种根据权利要求9的窗户，其中离子型水溶性聚合物是羧甲基纤维素钠。
11.一种根据权利要求9的窗户，其中乙烯基非离子型水溶性聚合物是聚乙烯醇。
12.一种根据权利要求11的窗户，其中0.1～10份重量的中性的无机盐被添加到100份重量的水中。
13.一种根据权利要求9的窗户，其中两亲物质至少含有氧化丙烯基。
14.一种根据权利要求9～13的任一项权利要求的窗户，它包括不同的水溶液的组合或水溶液与透明液体的组合。
15.一种根据权利要求9～14的任一项权利要求的窗户，其中至少一块底基是吸收紫外线的玻璃，并且吸收紫外线玻璃是面向外的。
16.一种根据权利要求9～15的任一项权利要求的窗户，其中至少一块底基是多层玻璃。
17.一种根据权利要求9～16的任一项权利要求的窗户，它装有至少一个的能加热的加热元件。
18.一种根据权利要求9～17的任一项权利要求的窗户，它被构成为包括层压体与结构材料框或车辆框架的组合的元件。
全文摘要
本发明涉及一种包含水溶液的层压体,其中溶于水的分子在提高温度时凝聚而显示出混浊的光散射作用引起透光率的降低,该水溶液被密封在两块基片之间,所说的基片至少是部分透明的以便能直接见到所说的水溶液,其中所说的水溶液包含0.5～45份重量的显示浊点的并在室温时是油状的并能均匀地溶解在室温的水中的两亲物质,该所说的水溶液经受依赖于温度的可逆的溶胶－乳液相转变。本发明还涉及使用该层压体的窗户。
文档编号B32B17/10GK1199128SQ98106929
公开日1998年11月18日 申请日期1998年2月20日 优先权日1997年5月14日
发明者渡边晴男 申请人:亲和有限公司