具有高的玻璃-聚合物中间层粘附的层叠玻璃结构的制作方法
【专利说明】具有高的玻璃-聚合物中间层粘附的层叠玻璃结构
【背景技术】
[0001] 本申请要求2013年4月22日提交的美国临时申请第61/814569号的优先权，其 全文通过引用结合于此。
[0002] 本发明一般地涉及层叠玻璃结构，更具体地涉及这样的层叠结构，其在聚合物中 间层与至少一块玻璃片之间具有较高的粘附，该结构可用于汽车玻璃窗和其他车辆和建筑 应用。
[0003] 玻璃层叠可用作建筑和车辆或运输应用（包括汽车、机车、火车和飞机）中的窗和 玻璃窗。玻璃层叠还可用作栏杆和阶梯中的玻璃面板，作为用于墙壁、柱子、电梯桥厢和其 它建筑应用的装饰性面板或盖板。玻璃层叠还可用作用于标志牌、显示器、电器、电子设备 和家具的玻璃面板或盖板。用于建筑和车辆应用中的玻璃层叠的一般类型包括透明的和着 色的层叠玻璃结构。如本文所用，玻璃窗或层叠玻璃结构（玻璃层叠）是具有至少一块玻 璃片层叠到聚合物层、膜或片的窗、面板、壁或者其他结构中的透明、半透明、半透明的或不 透明部分。但是，此类层叠结构可用作标志牌、电子显示器、电子设备和家电以及许多其它 应用的盖板玻璃。
[0004] 可以采用2. 27kg(5镑）落球测试来确定此类玻璃层叠的耐穿透性，其中可以通 过梯或能量方法来测量中位破碎高度（MeanBreakHeight) (MBH)。例如，用于美国车辆中 的汽车挡风玻璃必须符合ANSIZ26. 1规范中的最小耐穿透性规格（12英尺下100%的通 过）。在世界上的其他地区，需要符合类似的规范。在美国和欧洲，对于用于建筑应用的层 叠玻璃，也存在具体规范要求，其中，必须符合最小耐穿透性。
[0005] 梯法采用冲击塔，钢球从所述冲击塔以各种高度跌落到30. 5x30. 5cm的样品上。 MBH定义为50%的样品接住球，50%的样品发生穿透的落球高度。将测试层叠体水平地支 撑在类似于ANSIZ26.1规范所述的支撑框架中。如果需要的话，使用环境舱将层叠调节 至所需的测试温度。通过将样品支撑在支撑框架中，并将球从接近预期MBH的高度跌落到 层叠样品上，来进行测试。如果球穿透层叠，则结果记录为失败，如果接住球，则结果记录 为接住。如果结果为接住，则从比之前测试高0.5m的跌落高度重复该过程。如果结果为失 败，则从比之前测试低0. 5m的跌落高度重复该过程。重复该过程直至使用了所有的测试样 品。然后将结果制成表格，计算每个跌落高度的接住百分比。然后将这些结果以接住百分 比vs.高度制图，在图上绘制出表示数据的最佳拟合的线。MBH是5镑的球以50%可能性 穿透层叠的大致高度。
[0006] 可以采用棰打粘附测试（棰打粘附值没有单位）测量聚合物中间层与玻璃片的粘 附。棰打测试是测量层叠玻璃中玻璃与PVB或其他中间层的粘附的标准方法。测试包括将 层叠体调节至〇F(-18C)过夜，然后用1镑的锤子"棰打"或冲击样品，使得玻璃粉碎。通过 与PVB中间层脱落的玻璃所得到的暴露的PVB的量来判断粘附。除去所有未粘附到中间层 的破碎玻璃。将保持与中间层片粘附的玻璃与一组标准已知锤打规格进行视觉对比，数字 越高，保持与片粘附的玻璃越多，即，棰打粘附值为零表示没有玻璃与中间层保持粘附，棰 打值为10表示100%的玻璃保持与中间层粘附。对于典型玻璃/PVB/玻璃层叠，为了实现 可接受的耐穿透性（或者冲击强度），玻璃/PVB的界面粘附水平应该维持在约为3-7个棰 打单位。对于典型玻璃/PVB/玻璃层叠，3-7 (优选4-6)的棰打粘附值实现可接受的耐穿透 性。对于小于2的棰打粘附值，在典型玻璃/PVB/玻璃的冲击过程中，从片和玻璃损失过多 的玻璃，并且还可能发生层叠完整性（即，分离）和长期耐用性的问题。对于大于7的棰打 粘附值，在典型玻璃/PVB/玻璃中玻璃与片材的粘附通常过高，可能导致层叠具有差的能 量消散和低的耐穿透性。
[0007] 玻璃窗构造通常包括两层2mm厚的钠钙玻璃（热处理或退火的）以及聚乙烯醇缩 丁醛（PVB)中间层。这些层叠构造具有一些优势，包括低成本、足以应用于汽车和其它应用 的抗冲性和刚度。但是，因为它们有限的抗冲性，这些层叠体通常具有差的性能，并且当被 路边石头撞击、故意破坏和/或遭遇其它冲击事件时，具有更高的破碎概率。大多数的汽车 层叠玻璃结构使用PVB中间层材料。为了实现可接受的PVB中间层与玻璃的粘附以及耐穿 透性，控制盐或向PVB制剂添加其他粘附抑制剂，以降低PVB膜与玻璃的粘附。但是，降低 PVB中间层与玻璃的粘附具有降低破裂后的玻璃保留的不合乎希望的效果。对于广泛用于 建筑应用的离聚物中间层（例如购自杜邦公司（DuPont)的SentryGlas?)，通常需要粘附 促进剂来增加离聚物中间层与玻璃的粘附。
[0008] 本文的任何引用或所述背景并承认不构成现有技术。申请人明确保留质疑任何引 用文件的准确性和针对性的权利。
【发明内容】
[0009] 在许多车辆应用中，燃料经济性与车辆重量相关。因此，希望降低此类应用中玻璃 窗的重量，而不有损它们的强度和声音衰减特性。鉴于前文所述，需要更薄的、经济的玻璃 窗或玻璃层叠，其具有较厚、较重玻璃窗的耐久性、消音性能和破裂性能，或者更好。
[0010] 本发明涉及用于汽车、建筑和其它应用的玻璃层叠，其在至少一块化学强化的薄 玻璃片和至少一层聚合物层（例如PVB层或SentryGlas?层）之间具有较高水平的粘附。 与本发明相关的层叠体在玻璃和聚合物层之间具有较高的粘附，并且还具有杰出的破裂后 的玻璃保留特性。本文所述的层叠体还证实了较高粘附和较高耐穿透性的良好组合，这不 同于常规钠钙玻璃与PVB层叠所展现出的高粘附下差的耐穿透性。此外，本发明的层叠不 需要粘附控制剂来提供可接受的耐穿透性或者PVB或SentryGlas?层与玻璃的粘附。相比 较而言，常规钠钙玻璃/PVB层叠在高粘附水平下展现出差的耐穿透性。此外，在使得PVB片 与示例性玻璃片层叠的一些实施方式中，所得到的玻璃层叠体的高耐穿透性可消除对于粘 结PVB和玻璃片时粘附抑制剂的需求。此外，在使得SentryGlas?片与示例性玻璃片层叠 的其他实施方式中，化学强化玻璃与SentryGlas?的高粘附可消除对于粘结SentryGlas?和玻璃片时粘附促进剂的需求。除此之外，薄的化学强化玻璃片和SentryGlasOD之间的较 高粘附不依赖于SentryGlas?所接触的玻璃片是哪一侧，而层叠SentryGlas?和钠钙玻璃 时具有上述情况。
[0011] 根据本发明的一个实施方式，可以提供这样的玻璃层叠结构，其具有两块玻璃片 (所述玻璃片的厚度小于2mm)以及两块玻璃片之间的聚合物中间层，其与两块玻璃片的粘 附使得层叠的棰打值至少为7、至少为8或者至少为9。本文所述的玻璃层叠体中的聚合物 中间层的厚度范围可以约为〇.5-2. 5_。根据其它实施方式，层叠体的耐穿透性可以是至少 20英尺的中位破碎高度（MBH)。两块玻璃片中的至少一块可以是化学强化的。当然，两块 玻璃片都可以是化学强化的，并且可具有不超过1.5_的厚度。在其他实施方式中，两块玻 璃片中的至少一块的厚度可以不超过2_、不超过1. 5mm或者不超过1_。示例性中间层可 以由离聚物、聚乙烯醇缩丁醛（PVB)或者其他合适的聚合物形成。本文所述的玻璃层叠体 中的离聚物中间层（例如购自杜邦公司的SemryGias?)的厚度范围可以约为0.5-2. 5_、 或者0.89mm至约2.29mm。本文所述的玻璃层叠体中的PVB中间层的厚度范围可以约为 0· 38-2mm、或者约为(λ76-0. 81mm。
[0012] 本发明还描述了形成玻璃层叠结构的方法，该方法包括如下步骤：提供第一玻璃 片、第二玻璃片和聚乙烯醇缩丁醛中间层；将中间层堆叠到第一玻璃片的顶部上；以及将 第二玻璃片堆叠到中间层上，以形成装配堆叠。该方法还包括：将装配堆叠加热至中间层的 软化温度或者高于其的温度，来堆叠中间层与第一玻璃片和第二玻璃片，从而在中间层与 第一玻璃片和第二玻璃片之间不采用粘附抑制剂，使得中间层与两块玻璃片粘结，具有至 少为7的棰打值。
[0013] 本发明还可描述了形成玻璃层叠结构的方法，该方法包括如下步骤：提供第一玻 璃片、第二玻璃片和离聚物中间层；将中间层堆叠到第一玻璃片的顶部上；以及将第二玻 璃片堆叠到中间层上，以形成装配堆叠。该方法还包括：将装配堆叠加热至中间层的软化 温度或者高于其的温度，来堆叠中间层与第一玻璃片和第二玻璃片，从而在中间层与第一 玻璃片和第二玻璃片之间不采用粘附促进剂，使得中间层与两块玻璃片粘结，具有至少为7 的棰打值。
[0014] 在以下的详细描述中给出了本发明的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对 本领域技术人员而言是容易理解的，或通过实施文字描述和其权利要求书以及附图中所述 实施方式而被认识。应理解，上面的一般性描述和下面的详细描述都仅仅是示例性的，用来 提供理解权利要求书的性质和特点的总体评述或框架。所附附图提供了对本发明的进一步 理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。【附图说明】了本发明的一个或多个 实施方式，并与说明书一起用来解释各种实施方式的原理和操作。