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_4

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示例性中间层的市售可得聚合物中间层材料总结见表1,其还提供每种 产品样品的玻璃转化温度和模量。从供应商的技术数据页或者采用DSC200差示扫描量热 仪(日本精工仪器公司(SeikoInstrumentsCorp·,Japan))或者通过用于玻璃转化和模 量数据的ASTMD638方法,来分别确定玻璃转化温度和模量数据。用于ISD树脂的丙烯酸 类/硅酮树脂材料的详细描述见美国专利第5, 624, 763号,吸声改性的PVB树脂的描述见 日本专利第05138840号,其全文通过引用结合入本文。
[0054] 表1 :示例性聚合物中间层材料
[0055]
[0056] 聚合物中间层的弹性模量可以约为l-300MPa(例如,约为1、5、10、20、25、50、100、 150、200、250或300MPa)。对于1Hz的负荷速率,标准PVB中间层的弹性模量可以约为 15MPa,吸声等级PVB中间层的弹性模量可以约为2MPa。
[0057] 在其他实施方式中,可以在玻璃层叠中结合一层或多层聚合物中间层。多层中间 层可以提供互补或不同的功能性,包括促进粘附、控制吸声、控制UV透射率和/或控制IR 透射率。
[0058] 在示例性层叠过程中,通常将中间层加热至实现中间层软化的温度,这促进中间 层与玻璃片的相应表面的共形匹配以及中间层与玻璃片的粘附。例如,对于PVB,层叠温度 可以约为140°C。中间层材料中的可移动聚合物链建立起了与玻璃表面的结合,这促进了粘 附。提升的温度还加速了残留空气和/或水分从玻璃-聚合物界面扩散出去。
[0059] 任选地施加压力同时促进了中间层材料的流动并抑制了气泡的形成,否则水的蒸 汽压力与界面处俘获的空气结合起来可能会导致气泡的形成。为了抑制气泡的形成,可以 同时对高压釜中的组件进行加热加压。
[0060] 可以采用基本相同的玻璃片形成玻璃层叠,或者在替代实施方式中,单块玻璃片 的特性(例如,组成、离子交换曲线和/或厚度)可以独立地发生变化,以形成不对称玻璃 层叠。
[0061] 玻璃层叠可用于提供有益的效果,包括噪声衰减、降低UV和/或红外光的透射率, 和/或增加窗口的美观性。包含在所揭示的玻璃层叠中的单片玻璃以及所形成的层叠可以 用以下一个或多个属性进行表征,包括组成、密度、厚度、表面形貌以及各种性质,包括机械 性质、光学性质和/或声衰减性质。
[0062] 参见下表2可以发现与使用较薄玻璃片相关的重量减轻,其提供了实际尺寸为 110cmX50cm且包含聚合物中间层的示例性玻璃层叠的玻璃重量、中间层重量以及玻璃层 叠重量,所述聚合物中间层包含〇. 76mm厚、密度为1. 069g/cm3的PVB片。
[0063] 表2 :玻璃片/PVB/玻璃片层叠的物理性质
[0066] 参见表2,通过降低单块玻璃片的厚度,可以使得层叠总重量急剧下降。在一些应 用中,较轻的总重量直接转化为更高的燃料经济性。
[0067] 玻璃层叠可被用作例如面板、盖板、窗或者玻璃窗,并且构造成任意合适的尺寸和 大小。在某些实施方式中,玻璃层叠的长度和宽度可以独立地从l〇cm变化至lm或更大(例 如,0. 1、0. 2、0. 5、1、2或5m)。独立地,玻璃层叠可具有大于0.lm2的面积,例如大于0. 1、 0. 2、0. 5、1、2、5、10或25m2。当然,这些尺寸仅仅是示例性的,且不应限制本文所附权利要 求的范围。
[0068] 示例性玻璃层叠可以是基本平坦的或者对于某些应用是具有形状的。例如,用于 挡风玻璃或盖板的玻璃层叠可以成形为弯曲或者具有形状的部件。具有形状的玻璃层叠的 结构也可以是简单或复杂的。在某些实施方式中,具有形状的玻璃层叠可以具有复杂曲率, 其中,玻璃片在两个独立方向上具有不同的曲率半径。从而此类具有形状的玻璃片可以表 征为具有"交叉曲率",其中玻璃沿着平行于给定维度的轴弯曲,还沿着垂直于相同维度的 轴弯曲。例如,通常测得的汽车天窗约为0. 5mxl.Om,沿短轴的曲率半径为2-2. 5m,沿长轴 的曲率半径为4-5m。
[0069] 根据某些实施方式的具有形状的玻璃层叠可以由弯曲因子限定,其中,对于给定 部件的弯曲因子基本等于沿着给定轴的曲率半径除以该轴的长度。因此,对于沿〇.5m和 1. 〇m的各轴的曲率半径分别为2m和4m的汽车天窗,沿各轴的弯曲因子是4。具有形状的 玻璃层叠还可具有2-8(例如,2、3、4、5、6、7或8)的弯曲因子。
[0070] 用于使得玻璃层叠弯曲和/或成形的方法可包括重力弯曲、压制弯曲,以及它们 的混合方法。在重力弯曲的常规方法中,可以将薄的平坦玻璃片成形为弯曲形状,例如汽车 挡风玻璃、冷的预切割单片或多片玻璃片,将它们放到弯曲固定件的刚性、预成形、周围支 撑表面上。弯曲固定件可以用金属或耐火材料制造。在示例性方法中,可以使用活动连接 的弯曲固定件。在弯曲之前,通常仅在数个接触点上支撑玻璃。通常通过在玻璃韧化炉中 暴露于提升的温度,来加热玻璃,这使得玻璃软化,实现玻璃重力弯垂或跌落成与周围支撑 表面一致。通常,整个支撑表面会与玻璃外周接触。
[0071] 相关的技术是按压弯曲,在其中,将平坦玻璃片加热至基本对应于玻璃软化点的 温度。然后在具有互补成形表面的阳模和阴膜元件之间,将经过加热的玻璃片压制或者成 形为所需曲率。在一些实施方式中,可以使用重力弯曲和按压弯曲技术的组合。
[0072] 在其他实施方式中,化学强化的玻璃片的厚度可以不超过1.4_,或者小于 1.Omm。在其他实施方式中,化学强化玻璃片的厚度可以基本等于第二玻璃相反外部玻璃片 或者内部玻璃片的厚度,从而各自的厚度变化不大于5%,例如小于5、4、3、2或1%。根据 其他实施方式,第二玻璃片(例如,内部玻璃片)的厚度可以小于2.Omm或者小于1.4_。 不希望受到理论的限制,申请人相信,包含基本相同厚度的相对玻璃片的玻璃层叠可提供 最大符合频率以及对应的符合频率下垂处最大的声穿透损耗。该设计可以为例如车辆应用 中的玻璃层叠提供有益的声学性能。
[0073] 本文所揭示的层叠玻璃结构证实了优异的耐用性、抗冲击性、韧性和耐划痕性。玻 璃片或层叠的强度和机械冲击性能可能受到玻璃中缺陷的限制,同时包括表面和内部缺 陷。当玻璃层叠受到冲击时,冲击点处于压缩,同时冲击点周围的环或者"环带"以及受到冲 击的玻璃片的相对表面处于拉伸状态中。通常,可能从裂纹处开始发生破坏,这常常位于玻 璃表面上的最高张力点或者最高张力点附近。这可能发生在相对表面上,但是也可能发生 在环内。如果在冲击事件中,玻璃中的裂纹处于拉伸,则裂纹可能会扩展,玻璃会破裂。因 此,高量级和深度的压缩应力(层深度)是优选的。将受控的瑕疵添加到本文所述的实施 方式的示例性表面和本文所述的实施方式的表面的酸蚀刻处理,提供了在发生内部和外部 冲击事件时具有所需破碎性能的这种层叠。
[0074] 由于化学强化,本文所述的玻璃层叠的一个或两个外表面可处于压缩。为了使裂 纹扩展以及失效发生,来自冲击的拉伸张力必须在裂纹尖端处超过表面压缩应力。在一些 实施方式中,化学强化的玻璃片的高压缩应力和高层深度可以允许使用比非化学强化玻璃 的情况下更薄的玻璃。
[0075] 在其它实施方式中,玻璃层叠可包括内部和外部玻璃片,例如但不限于,化学强化 的玻璃片,其中朝向外部的化学强化玻璃片的表面压缩应力至少为300MPa(例如至少400、 450、500、550、600、650、700、750 或 800MPa),层深度至少约为 20μm(例如,至少约为 20、25、 30、35、40、45或50μπι),和/或中心张力大于40MPa(例如,大于40、45或50MPa)且小于 lOOMPa(例如,小于100、95、90、85、80、75、70、65、60或55MPa)。此类实施方式还可包括朝 向内部的玻璃片(例如,化学强化的内部玻璃片),其表面压缩应力是化学强化的外部玻璃 片的表面压缩应力的三分之一到二分之一,或与外部玻璃片相等。
[0076] 除了它们的机械性质之外,还评估了示例性玻璃层叠的声衰减性质。如本领域技 术人员所理解,具有中间吸声层16(例如市售可得的吸声PVB中间层)的层叠结构可用来 阻尼声波。本文所揭示的化学强化的玻璃层叠虽然使用较薄(且较轻)的结构,但可以显 著地降低声波传输,所述较薄(且较轻)的结构还拥有许多玻璃窗应用所需的机械性质。
[0077] 本发明的一个实施方式包括薄的玻璃层叠结构10和20,其使用较为硬的刚性中 间层结合至少一块或多块薄的化学强化的外部玻璃片以及一块或多块内部玻璃片制得。刚 性中间层可以为采用较薄的玻璃制造的层叠提供改进的负荷/变形性质。其它实施方式可 包括较软的中间层,例如吸声阻尼中间层。其它实施方式可使用较软的吸声(例如,声阻 尼)中间层结合较硬的中间层(例如SentryGlas?中间层)。
[0078] 可以通过中间层剪切模量和中间层材料的损耗因子来确定声阻尼。当中间层占总 层叠厚度的大部分时,弯曲刚性(负荷变形性质)可极大地由杨氏模量所确定。使用多层 中间层,可独立地调节这些性质,得到具有令人满意的刚性和吸声阻尼的层叠。
[0079] 用作
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