专利名称：一种吸能型汽车前风挡玻璃及其制作方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车零部件及其制作方法，特别是关于一种用于提高汽车碰撞安全性及保护行人的吸能型汽车前风挡玻璃及其制作方法。
背景技术：
随着汽车技术的不断发展和保有量的不断增加，人们对汽车安全性能的要求日益增加。从车外行人保护角度看，在真实交通事故中行人头部与前风挡玻璃的接触机率在所有汽车外廓部件中(包括前风挡玻璃、发动机罩、大灯、保险杠、发动机进气罩)是最高的； 从车内乘员保护角度看，前风挡玻璃的主要作用之一便是防止车内乘员在碰撞中抛出车外；从汽车结构耐撞性角度看，前风挡玻璃使得整个汽车框架刚度得以保证并且吸收部分由于碰撞产生的能量。传统的前风挡玻璃主要由两层钠钙玻璃和中间PVB(聚乙烯醇缩丁醛)薄膜层在高温高压下压合而成。尽管PVB夹层风挡玻璃具有良好的透光性、降噪性、隔离紫外线等性能，但未能在汽车碰撞事故中提供有效的冲击能量吸收和行人保护性能，其对冲击能量吸收能力较弱。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能有效吸收冲击能量，保护多重冲击下的行人安全和汽车结构安全，吸能响应效率较快的吸能型汽车前风挡玻璃及其制作方法。为实现上述目的，本发明采取以下技术方案一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于它包括外层玻璃、内层玻璃和中间层，所述外层玻璃和内层玻璃的四个周缘均经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形结构；所述外层玻璃与所述内层玻璃之间夹设所述中间层，并由密封嵌条将所述四个周缘封装，经高压釜内热压形成所述吸能型汽车前风挡玻璃； 所述中间层的结构与所述外层玻璃和内层玻璃呈对应设置。所述四个周缘处的密封嵌条均采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制成，并采用纳米多孔材料将各所述密封嵌条固定。位于所述吸能型汽车前风挡玻璃下部的周缘为凹曲线，其余所述周缘均为凸曲线，所述四个周缘的弧度小于等于5°。所述中间层的厚度为1. 52mm，所述中间层采用纳米多孔材料制成。所述中间层采用ZSM-5型沸石制成。所述外层玻璃和内层玻璃均采用钠钙玻璃。一种实现上述吸能型汽车前风挡玻璃的制作方法，其步骤如下(1)将纳米多孔材料放入管式炉内通空气，在600°C 1000°C高温下进行三个小时的烘干；( 将烘干后的纳米多孔材料放入酒精溶剂中，形成一种透明乳液；(3)将透明乳液在压强为2kPa 6kPa 的高压下放置M小时后，去除透明乳液中的可溶气泡，制作成中间层；(4)将外层玻璃和内层玻璃的周缘经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形；( 将中间层夹在外层玻璃与内层玻璃之间，周缘处采用聚甲基丙烯酸甲酯材料进行封装，最后放入高压釜内热压成型。
所述步骤0)中，所述纳米多孔材料与所述酒精溶剂的比例为3 5，所述酒精溶剂的浓度为5% 95%。本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点1、本发明由于采用纳米多孔材料作为吸能型汽车前风挡玻璃的中间层，并且外层玻璃和内层玻璃的周缘为弧形结构，因此，提高了本发明的吸能型汽车前风挡玻璃的吸能效果。2、本发明由于中间层采用纳米多孔材料制成，外层玻璃和内层玻璃均采用普通玻璃制成，玻璃是典型的脆性材料，无法吸收大量冲击能量，但通过中间层可以实现吸能。相关实验证明Ig纳米多孔材料可以吸收约为 100J的能量，因此仅仅使用IOOg纳米多孔材料便可完全吸收一个标准成年人在被加速到 60km/h速度的动能。3、本发明中间层采用纳米多孔材料，其具有很快的吸能响应效率。相关实验已经证明纳米多孔材料对外部冲击载荷的响应速度比传统吸能材料(例如蜂窝材料、软材料等)的10 100倍。因此，本发明采用的纳米多孔材料尤其适合应用于汽车碰撞过程中的行人头部保护。4、本发明中间层采用纳米多孔材料，其能够保护多重冲击。在行人-汽车、两轮车-汽车碰撞事故中，人体与汽车风挡玻璃接触过程是多次碰撞过程。纳米多孔材料可以进行重复的吸能利用，能够达到碰撞事故中对人体的全程保护作用，并能大大提高前风挡玻璃碰撞后的使用率。本发明可以广泛应用于汽车领域中。
图1是本发明的吸能型汽车前风挡玻璃外形结构示意图，其中周缘处的黑点表示弧度最高点；图2是图1中A-A向结构示意图；图3是本发明的纳米多孔材料在准静态压缩下的压强-体积变量曲线示意图，其中带有小方块的曲线表示第一次加载后的压强-体积变量曲线；带有小圆圈的曲线第二次加载后的压强-体积变量曲线。
具体实施例方式下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。如图1、图2所示，本发明的吸能型汽车前风挡玻璃包括与车外空气直接接触的外层玻璃1、与车内空气接触的内层玻璃2和中间层3，形成三层结构。外层玻璃1和内层玻璃2的四个周缘a d均经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形结构，以提高前风挡玻璃高吸能效果。其中，周缘a为吸能型汽车前风挡玻璃的下周缘，周缘b为上周缘，周缘c和周缘d分别为两侧周缘；在外层玻璃1与内层玻璃2之间夹设中间层3，并由密封嵌条(图中未示出)将四个周缘a d进行封装，经高压釜内热压形成本发明的吸能型汽车前风挡玻璃。其中，中间层3的结构与外层玻璃1和内层玻璃2呈对应设置。上述实施例中，四个周缘a d处的密封嵌条均采用PMMA (聚甲基丙烯酸甲酯) 材料制成，并采用纳米多孔材料将各密封嵌条固定。上述各实施例中，周缘a为凹曲线，其余三个周缘b d为凸曲线，四个周缘a d的弧度α均不超过5°。上述各实施例中，外层玻璃1和内层玻璃2均采用普通玻璃制成，例如钠钙玻璃。上述各实施例中，中间层3的厚度为1. 52mm，其采用纳米多孔材料制成，例如中间层3可以采用ZSM-5型沸石制成。纳米多孔材料的核心吸能原理是通过液体分子与巨大的纳米多孔材料表面积进行摩擦，进而实现了耗散大量能量(如图3所示)，因此，纳米多孔材料在多次碰撞后实现多次使用。本发明的吸能型汽车前风挡玻璃制作方法，其包括如下步骤1)首先制作中间层3，将纳米多孔材料放入管式炉内通空气，在600°C 1000°C高温下进行三个小时的烘干；2)再将烘干后的纳米多孔材料放入酒精溶剂中，形成一种透明乳液，其中，纳米多孔材料与酒精溶剂的比例为3 5，酒精溶剂的浓度为5% 95% ；3)将透明乳液在压强为2kPa 6kPa的高压下放置M小时后，去除透明乳液中的可溶气泡，制作成中间层3;4)将外层玻璃1和内层玻璃2的周缘经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形；5)将中间层3夹在外层玻璃1与内层玻璃2之间，周缘处采用高强度PMMA材料进行封装，最后放入高压釜内热压成型即可。上述各实施例仅用于说明本发明，各部件的结构和制作步骤都是可以有所变化的，在本发明技术方案的基础上，凡根据本发明原理对个别部件的连接和制作步骤进行的改进和等同变换，均不应排除在本发明的保护范围之外。
权利要求
1.一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于它包括外层玻璃、内层玻璃和中间层，所述外层玻璃和内层玻璃的四个周缘均经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形结构；所述外层玻璃与所述内层玻璃之间夹设所述中间层，并由密封嵌条将所述四个周缘封装，经高压釜内热压形成所述吸能型汽车前风挡玻璃；所述中间层的结构与所述外层玻璃和内层玻璃呈对应设置。
2.如权利要求1所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于所述四个周缘处的密封嵌条均采用聚甲基丙烯酸甲酯材料制成，并采用纳米多孔材料将各所述密封嵌条固定。
3.如权利要求1所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于位于所述吸能型汽车前风挡玻璃下部的周缘为凹曲线，其余所述周缘均为凸曲线，所述四个周缘的弧度小于等于5°。
4.如权利要求2所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于位于所述吸能型汽车前风挡玻璃下部的周缘为凹曲线，其余所述周缘均为凸曲线，所述四个周缘的弧度小于等于5°。
5.如权利要求1或2或3或4所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于所述中间层的厚度为1. 52mm，所述中间层采用纳米多孔材料制成。
6.如权利要求5所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于所述中间层采用 ZSM-5型沸石制成。
7.如权利要求1或2或3或4或6所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于 所述外层玻璃和内层玻璃均采用钠钙玻璃。
8.如权利要求5所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃，其特征在于所述外层玻璃和内层玻璃均采用钠钙玻璃。
9.一种如权利要求1 8任意一项所述吸能型汽车前风挡玻璃的制作方法，其步骤如下(1)将纳米多孔材料放入管式炉内通空气，在600°C 1000°C高温下进行三个小时的烘干；(2)将烘干后的纳米多孔材料放入酒精溶剂中，形成一种透明乳液；(3)将透明乳液在压强为2kPa 6kPa的高压下放置M小时后，去除透明乳液中的可溶气泡，制作成中间层；(4)将外层玻璃和内层玻璃的周缘经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形；(5)将中间层夹在外层玻璃与内层玻璃之间，周缘处采用聚甲基丙烯酸甲酯材料进行封装，最后放入高压釜内热压成型。
10.如权利要求9所述的一种吸能型汽车前风挡玻璃制作方法，其特征在于所述步骤 ⑵中，所述纳米多孔材料与所述酒精溶剂的比例为3 5，所述酒精溶剂的浓度为5% 95%。
全文摘要
本发明涉及一种吸能型汽车前风挡玻璃及其制作方法，它包括外层玻璃、内层玻璃和中间层，外层玻璃和内层玻璃的四个周缘均经切割、磨边及洗涤干燥后弯曲成弧形结构；外层玻璃与内层玻璃之间夹设中间层，并由密封嵌条将四个周缘封装，经高压釜内热压形成吸能型汽车前风挡玻璃。制作时，首先将纳米多孔材料在管式炉内烘干，放入酒精溶剂中，形成一种透明乳液。外层玻璃、内层玻璃进行切割、磨边，经洗涤干燥后弯曲成型，再将纳米多孔材料层夹在弯曲成型的外层玻璃和内层玻璃中间封装，放入高压釜内热压成型。本发明具有较高的吸能效果、保护多重冲击，吸能响应效率较快。本发明可以广泛应用于汽车领域中。
文档编号C03C27/12GK102267356SQ201110134829
公开日2011年12月7日 申请日期2011年5月23日 优先权日2011年5月23日
发明者李一兵, 许骏, 陈曦 申请人:清华大学