不发黄玻璃层叠结构的制作方法

文档序号:10617097
不发黄玻璃层叠结构的制作方法
【专利摘要】玻璃层叠结构,其包含内部玻璃片、外部玻璃片以及外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层,其中,聚合物中间层包括:酚,2?(2H?苯并三唑?2?基)?4,6?二(1,1?二甲基丙基)添加剂、2?(2H?苯并三唑?2?基)?4,6?二(1?甲基?1?苯基乙基)酚添加剂、2?(2H?苯并三唑?2?基)?6?(1?甲基?1?苯基乙基)?4?(1,1,3,3?四甲基丁基)酚添加剂或者没有氯取代基的羟基苯基取代的苯并三唑添加剂。在一些实施方式中,外部玻璃片和/或内部玻璃片可以由非化学强化玻璃形成,以及在其他实施方式中,外部玻璃片和/或内部玻璃片可以由化学强化玻璃形成。使用此类添加剂可以降低或消除当使用高紫外透光率玻璃片时的聚合物中间层的变色。
【专利说明】不发黄玻璃层叠结构
[0001] 相关申请
[0002] 本申请要求2013年12月10日提交的共同待审的美国临时申请第61/914,144号的 优先权,其全文通过引用结合入本文。
【背景技术】
[0003] 本文一般地设及包括一块或多块化学强化玻璃窗格的玻璃层叠体。玻璃层叠体可 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。玻璃层叠体还 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、厨房应用和其它应用的 装饰性面板或盖板。如本文所用,窗格玻璃、层叠体、层叠结构或者层叠玻璃结构可W是窗、 面板、墙壁、箱体、信息板(sign)或其他结构的透明、半透明、半透明的或者不透明部件。用 于建筑和/或汽车应用的常见类型的玻璃窗包括透明和有色的层叠玻璃结构。
[0004] 在具有高紫外(UV)透射玻璃片,例如康宁Gori 11 a面玻璃、PPG Stai姆血e骇玻璃等的 一些层叠结构中,常规聚合物中间层材料会在日光或其他UV光源的延长暴露之后变色或发 黄。使用常规钢巧玻璃的层叠结构还发生变色或变黄,但是由于钢巧玻璃提供的较低UV光 透射,其变色或变黄速率低得多。因此,需要提供不变黄的玻璃层叠结构。

【发明内容】

[0005] 本文所掲示的玻璃层叠体构造成包括一块或多块高的紫外透光率玻璃的窗格。在 一些实施方式中,运些窗格中的一块或两块都可W是化学强化玻璃窗格。本文的其他实施 方式包括化学强化的外玻璃窗格和非化学强化的内玻璃窗格。本文的其他实施方式包括化 学强化的内玻璃窗格和非化学强化的外玻璃窗格。本文的其他实施方式包括化学强化的外 玻璃窗格和内玻璃窗格。本文的其他实施方式包括内玻璃窗格和外玻璃窗格,它们是未经 化学强化的。如本文所限定,当使用玻璃层叠体时,外部玻璃片将接近或接触环境,而内部 玻璃片将接近或接触结合了玻璃层叠体的结构或车辆(例如汽车)的内部(例如,客舱)。
[0006] 根据本文的一些实施方式,玻璃层叠体可W包括外部玻璃片、内部玻璃片W及在 外部玻璃片和内部玻璃片之间形成的聚合物中间层。为了优化玻璃层叠体的冲击性能,外 部玻璃片可W包括化学强化玻璃并且厚度可W小于或等于1mm,同时,内部玻璃片可W包括 非化学强化玻璃并且厚度可W小于或等于2.5mm或者大于2.5mm,例如5-15mm、7-12mm等。在 其他实施方式中,聚合物中间层(例如聚(乙締醇缩下醒)或PVB)的厚度可W小于或等于 1.6mm,或者大于1.6mm,例如,1.6-3mm、2.0-2.3mm等。所掲示的玻璃层叠结构可有利地响应 冲击来分散应力。例如,所掲示的玻璃层叠结构可W响应外部冲击事件,提供优异的抗冲性 和抗破裂性,又能响应内部冲击事件适当地耗散能量和适当地碎裂。在其他实施方式中,中 间层材料可W包括添加剂,其抑制了 UV光诱发的化学反应的发生,否则的话,运会导致中间 层材料的变色。在一些实施方式中,添加剂包括但不限于,酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6- 二(1,1-二甲基丙基)、2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二叔戊基酪、2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)- 4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酪、2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1, 1,3,3-四甲基下基)酪、W及没有氯取代基的径基苯基取代的苯并Ξ挫添加剂等。
[0007] 在本文的一些实施方式中,提供的玻璃层叠结构具有非化学强化的外部玻璃片、 化学强化的内部玻璃片W及位于外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层。 聚合物中间层可W包括:酪,2-(2Η-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)、2-(2Η-苯 并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酪添加剂、2-(2Η-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1-甲 基-1-苯基乙基)-4-( 1,1,3,3-四甲基下基)酪添加剂或者没有氯取代基的径基苯基取代的 苯并Ξ挫添加剂。
[0008] 在本文的其他实施方式中,提供的玻璃层叠结构具有非化学强化的内部玻璃片、 化学强化的外部玻璃片W及位于外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层。 聚合物中间层可W包括:酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)、2-(2H-苯 并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酪添加剂、2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1-甲 基-1-苯基乙基)-4-( 1,1,3,3-四甲基下基)酪添加剂或者没有氯取代基的径基苯基取代的 苯并Ξ挫添加剂。
[0009] 在本文的其他实施方式中,提供的玻璃层叠结构具有内部玻璃片、外部玻璃片W 及位于外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层。聚合物中间层可W包括: 酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)、2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1- 甲基-1-苯基乙基)酪添加剂、2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3, 3-四甲基下基)酪添加剂或者没有氯取代基的径基苯基取代的苯并Ξ挫添加剂。
[0010] 应理解的是,本发明主题内容的实施方式可适用于高的紫外透光率玻璃片。因此, 虽然本文参照化学强化或者非化学强化的玻璃,但是此类参照不应对所附权利要求的范围 造成限制,因为运些示例性实施方式分别仅是高UV透光种类的形式。
[0011] 在W下的详细描述中给出了要求保护的主题内容的其他特征和优点,其中的部分 特征和优点对本领域的技术人员而言,根据所作描述就容易看出,或者通过实施包括W下 详细描述、权利要求书W及附图在内的本文所述的所要求保护的主题而被认识。
[0012] 应理解的是,前面的一般性描述和W下的详细描述都介绍了本发明的实施方式, 用来提供理解要求保护的主题的性质和特性的总体评述或框架。包括的附图提供了对本发 明的进一步的理解,附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图举例说明了本 发明的各种实施方式,并与描述一起用来解释所要求保护的主题的原理和操作。
【附图说明】
[0013] 出于示意性目的,在附图中示出优选形式,但是,应理解,本文所掲示和所讨论的 实施方式不限于所示的精确配置和手段。
[0014] 图1是根据本发明的一些实施方式的示例性平面玻璃层叠结构的示意图。
[0015] 图化k较了标准钢巧玻璃和高UV透过率的化学强化玻璃的UV透光率。
[0016] 图3是根据本发明的其他实施方式的示例性弯曲玻璃层叠结构的示意图。
[0017] 图4是根据本发明的其他实施方式的示例性弯曲玻璃层叠结构的示意图。
[0018] 图5是根据本发明的其他实施方式的示例性弯曲玻璃层叠结构的示意图。
[0019] 图化k较了本文其他实施方式的泛黄指数的透光率与曝光的关系。
[0020] 图7比较了本发明的一些实施方式的透光值。
【具体实施方式】
[0021] 在W下描述中,相同的附图标记表示附图所示的若干视图中类似或相应的部分。 还应理解,除非另外指出,术语如"顶部","底部","向外","向内"等是方便词语,不构成对 术语的限制。此外,每当将一个组描述为包含一组要素中的至少一个要素和它们的组合时, 应将其理解为所述组可W单个要素或相互组合的形式包含任何数量的运些所列要素,或者 主要由它们组成,或者由它们组成。
[0022] 除非另外说明,否则,列举的数值范围同时包括所述范围的上限和下限。除非另外 说明,否则,本文所用的不定冠词"一个"和"一种"及其相应的定冠词"该"表示"至少一(个/ 种r,或者"一(个/种)或多(个/种r。
[0023] 提供W下对本发明的描述,作为按其目前已知实施方式来掲示本
【发明内容】
。本领 域技术人员将会认识到,可W对本文所述的实施方式做出许多改变,同时仍能获得本发明 的有益结果。还显而易见的是,本发明所需的有益结果中的一部分可W通过选择本发明的 一些特征而不利用其他的特征来获得。因此,本领域技术人员会认识到,对本发明的许多更 改和修改都是可能的,在某些情况下甚至可能是理想的,并且是本发明的一部分。因此,提 供W下描述作为对本发明原理的说明,不构成对本发明的限制。
[0024] 本文所掲示的玻璃层叠体构造成包括一块或多块高紫外透光率玻璃的窗格。在一 些实施方式中,运些窗格中的一块或两块都可W是化学强化玻璃窗格。本文的其他实施方 式包括化学强化的外玻璃窗格和非化学强化的内玻璃窗格。本文的其他实施方式包括化学 强化的内玻璃窗格和非化学强化的外玻璃窗格。本文的其他实施方式包括化学强化的外玻 璃窗格和内玻璃窗格。本文的其他实施方式包括内玻璃窗格和外玻璃窗格,它们是未经化 学强化的。如本文所限定,当使用玻璃层叠体时,外部玻璃片将接近或接触环境,而内部玻 璃片将接近或接触结合了玻璃层叠体的结构或车辆(例如汽车)的内部(例如,客舱)。
[0025] 如上文所述,本发明主题内容的实施方式可适用于高的紫外透光率玻璃片。因此, 虽然本文参照化学强化或者非化学强化的玻璃,但是此类参照不应对所附权利要求的范围 造成限制,因为运些例子分别仅是高UV透光种类的形式。
[00%]本文的一些实施方式包括应用一种或多种工艺来生产较薄的玻璃片(约为2mm左 右或者更薄),其具有某些特性,例如,压缩应力(CS)、较高的压缩层深度化化)和/或中等的 中屯、张力(CT)。该工艺包括制备可进行离子交换的玻璃片,然后可W使其经受离子交换过 程。然后,对于一些实施方式,可W使得运种经过离子交换的玻璃片经受退火过程,或者对 于其他实施方式,经受酸蚀刻过程,或者同时上述两种情况。
[0027] 示例性、非限制性离子交换过程可设及:使得玻璃片经受烙盐浴,所述烙盐浴包括 KN03,优选较纯的KN03,具有约为400-500°C范围内的一种或多种第一溫度和/或持续约为1- 24小时(例如但不限于约为8小时)的第一时间段。注意的是,其他盐浴组成也是可W的,并 且本领域技术人员会考虑运些替代方式。因此,所掲示的KW)3不应限制所附权利要求书的 范围。该示例性离子交换过程可W在玻璃片的表面处产生初始压缩应力(iCS),进入玻璃片 内的初始压缩层深度(iDOL),W及在玻璃片内的初始中屯、张力(iCT)。
[0028] 通常来说,在示例性离子交换过程之后,初始压缩应力(iCS)会超过预定值(或者 期望值),例如大于或等于约500MPa,并且通常会达到600M化或更高,或者在一些玻璃中和 一些加工情况下,甚至达到lOOOM化或更高。或者,在示例性离子交换过程之后,初始压缩层 深度(iDOL)会低于预定值(或者期望值),例如小于或等于约75μπι,或者在一些玻璃中和在 一些加工情况下,甚至更低。或者,在示例性离子交换之后,初始中屯、张力(iCT)会超过预定 值(或者期望值),例如高于预定的玻璃片的脆度限值,运会是约为40M化或者超过约40MPa, 或者在一些玻璃中,更为具体地约为48M化或者超过约48MPa。
[0029] 如果初始压缩应力(iCS)超过期望值,初始压缩层深度(iDOL)低于期望值,和/或 初始中屯、张力(iCT)超过期望值,则运会在使用相应玻璃片制造的最终产品中导致不合乎 希望的特性。例如,如果初始压缩应力(iCS)超过期望值(达到例如lOOOMPa),则玻璃可能在 某些情况下不发生碎裂。虽然运可能是违反直觉的,但是,在一些情况下,玻璃片应该是能 够发生破裂的,例如在汽车玻璃应用中,玻璃层叠结构必须在某一冲击负荷下发生破裂W 防止受伤。
[0030] 此外,如果初始压缩层深度(iDOL)低于期望值,则在某些情况下,玻璃片可能出乎 意料地发生破裂,并且运是在不合乎希望的情况下发生的。典型的离子交换过程会产生不 超过约40-60皿的初始压缩层深度(iDOL),运可能小于使用过程中玻璃片中建立起划痕、凹 陷等的深度。例如,发现安装好的汽车玻璃窗(其采用离子交换玻璃)可能建立起深至约75μ m或更深的外部划痕,运是由于暴露于玻璃片使用的环境中的研磨材料,例如石英砂、飞瓣 的碎片等,所导致的。该深度会超过压缩层的典型深度,运会导致玻璃在使用过程中发生意 料之外的碎裂。
[0031] 最后,如果初始中屯、张力(iCT)超过期望值,例如达到或者超过选定的玻璃脆度限 值,则玻璃片可能出乎意料地发生破裂,并且运是在不合乎希望的情况下发生的。例如,发 现当在纯KN化中进行长的单步骤离子交换过程(475°C,8小时),4英寸X 4英寸X 0.7mm的 Corning'Gorilla也玻璃片展现出发生不合乎希望的破碎(破裂时高能破碎成大量小片)的性 能特性。虽然实现了约为101皿的D0L,但是导致65M化的较高CT,运高于选定的主体玻璃片 的脆度限值(48MPa)。
[0032] 在需要退火的非限制性实施方式中,在玻璃片经过离子交换之后,可W通过将玻 璃片提升到一个或多个第二溫度,持续第二时间段,来对玻璃片进行退火过程。例如,退火 过程的进行可W如下:可W在空气环境中,在约为400-500°C的第二溫度内进行,W及可W 进行约为4-24小时(例如但不限于约8小时)的第二时间段。因而,退火过程可导致对初始压 缩应力(iCS)、初始压缩层深度(iDOL)和初始中屯、张力(iCT)中的至少一个进行改性。
[0033] 例如,在退火过程之后,初始压缩应力(iCS)可W被降低至最终压缩应力(fCS),其 低于或等于预定值。举例来说,初始压缩应力(iCS)可W大于或等于约500MPa,但是最终压 缩应力(fCS)可W小于或等于约400MPa、350M化或者300MPa。注意的是,最终压缩应力(fCS) 的目标会与玻璃厚度有关,因为在较厚的玻璃中,会希望较低的fCS,而在较薄的玻璃中,可 W容忍较高的fCS。
[0034] 此外,在退火过程之后,初始压缩层深度(iDOL)可W增加至最终压缩层深度 (巧化),其高于或等于预定值。举例来说,初始压缩层深度(iDOL)可W小于或等于约75WI1, 而最终压缩层深度(fDOL)可W大于或等于约sown或者90μπι,例如大于或等于lOOwii。
[0035] 或者,在退火过程之后,初始中屯、张力(iCT)可W被降低至最终中屯、张力(fCT),其 低于或等于预定值。举例来说,初始中屯、张力(iCT)可W高于或等于选定的玻璃片脆度限值 (例如约为40-48MPa),而最终中屯、张力(fCT)可W低于选定的玻璃片脆度限值。产生示例性 可离子交换玻璃结构的其他例子见共同待审的2012年9月26日提交的美国申请第13/626, 958号和2013年6月25日提交的美国申请第13/926,461号所示,其全文分别通过引用结合入 本文。
[0036] 如上文所述,可W对离子交换步骤和退火步骤的条件进行调节,从而在玻璃表面 实现所需的压缩应力(CS)、压缩层深度(WL)和中屯、张力(CT)。可W通过如下方式进行离子 交换步骤:将玻璃片在烙盐浴中浸没一段预定的时间,其中,玻璃片内的表面处或者表面附 近的离子与例如来自盐浴的较大金属离子发生交换。举例来说,烙盐浴可包括KN03,烙盐浴 的溫度可W约为400-500°C,并且预定的时间段可W约为1-24小时,优选约为2-8小时。较大 离子结合到玻璃中,通过在近表面区域产生压缩应力来强化玻璃片。会在玻璃片的中屯、区 域内诱发相应的拉伸应力,W平衡压缩应力。
[0037] 又例如,玻璃片中的钢离子可W被烙盐浴中的钟离子替换,但是具有较大原子半 径的其他碱金属离子(例如钢或飽)也可W替换玻璃中的较小的碱金属离子。根据一些实施 方式,玻璃片中较小的碱金属离子可W被Ag+离子替换。类似的,其它的碱金属盐,例如但不 限于硫酸盐、面化物等,可W用于所述离子交换过程。
[0038] 在低于玻璃网络会发生松弛的溫度下用较大离子替换较小离子,会在玻璃片的表 面上产生离子分布,导致应力曲线。进入的离子的较大的体积在表面上产生压缩应力(CS), 在玻璃中屯、区域内产生张力(中屯、张力,或者CT)。压缩应力与中屯、张力的关系近似如下式 所示:
[0039]
[0040] 其中t表示玻璃片的总厚度,W及D0L表示交换深度,也称为压缩层深度。
[0041] 在玻璃片的生产中可W使用任意数量的具体玻璃组合物。例如,适用于本文实施 方式的可离子交换玻璃包括碱性侣娃酸盐玻璃或者碱性侣棚娃酸盐玻璃,但是也考虑其他 玻璃组成。如本文所用,"可离子交换"表示玻璃能够通过尺寸更大或更小的同价态阳离子 交换位于玻璃表面处或附近的阳离子。
[00创例如,合适的玻璃组合物包含Si化、B203和化20,其中,(Si化+B203)>66摩尔%,并 且化20>9摩尔%。在一个实施方式中,玻璃片包含至少4重量%的氧化侣或者4重量%的氧 化错。在另一个实施方式中,玻璃片包含一种或多种碱±氧化物,使得碱±氧化物的含量至 少为5重量%。在一些实施方式中,合适的玻璃组合物还包含K20、MgO和化0中的至少一种。 在一个特定实施方式中,玻璃可包含61-75摩尔%的5102;7-15摩尔%的41203;0-12摩尔% 的B203 ; 9-21摩尔%的船20; 0-4摩尔%的1(20; 0-7摩尔%的]\%0; ^及0-3摩尔%的〔曰0。
[0043] 适合形成混合玻璃层叠体的另一种示例性玻璃组合物包含:60-70摩尔%的51化; 6-14摩尔%的412〇3; 0-15摩尔%的82〇3; 0-15摩尔%的^2〇; 0-20摩尔%的船2〇; 0-10摩尔% 的拉0; 0-8摩尔%的]\%0; 0-10摩尔%的化0; 0-5摩尔%的2'〇2; 0-1摩尔%的511〇2; 0-1摩尔% 的Ce〇2;小于50ppm的As2〇3; W及小于50ppm的訊2〇3;其中12摩尔%《化i2〇+Na2〇+K2〇)《20摩 尔%,并且0摩尔%《(MgO+CaO)《10摩尔%。
[0044] 另一种示例性玻璃组合物包含:63.5-66.5摩尔%的51〇2; 8-12摩尔%的412〇3; 0-3 摩尔%的82〇3; 0-5摩尔%的^2〇; 8-18摩尔%的化2〇; 0-5摩尔%的1(2〇; 1-7摩尔%的]\%0; 0- 2.5摩尔%的化0; 0-3摩尔%的2'〇2; ο. 05-0.25摩尔%的511〇2; ο. 05-0.5摩尔%的〔6〇2;小于 50ppm的As2〇3; W及小于50ppm的Sb2〇3;其中,14摩尔%《化i2〇+Na2〇+K2〇)《18摩尔%,并且 2摩尔%《(MgO+CaO)《7摩尔%。
[0045] 在另一个实施方式中,碱性侣娃酸盐玻璃包含W下组分、基本由W下组分组成、或 者由W下组分组成:61-75摩尔%的51〇2;7-15摩尔%的412〇3;〇-12摩尔%的82〇3;9-21摩 尔%的船2〇; 0-4摩尔%的拉0; 0-7摩尔%的]\%0; W及0-3摩尔%的化0。
[0046] 在一个【具体实施方式】中,碱性侣娃酸盐玻璃包含氧化侣、至少一种碱金属W及在 一些实施方式中大于50摩尔%的51化,在其他实施方式中至少为58摩尔%的51化,W及在其 他实施方式中至少为60摩尔%的Si化,其中该比伤
其中,组分的比例W摩 尔%计,W及改性剂是碱金属氧化物。在一些特定实施方式中,该玻璃包含W下组分、基本 由W下组分组成或者由W下组分组成:58-72摩尔%的51〇2、9-17摩尔%的412〇3、2-12摩 尔%的82〇3、8-16摩尔%的船2〇^及0-4摩尔%的1(2〇,其中,该比巧
[0047] 在另一个实施方式中,碱性侣娃酸盐玻璃基材包含W下组分、主要由W下组分组 成、或者由W下组分组成:60-70摩尔%的5地;6-14摩尔%的4!2〇3; 0-15摩尔%的82〇3; 0-15 摩尔%的^2〇;〇-20摩尔%的化2〇;〇-10摩尔%的1(2〇;〇-8摩尔%的1旨0;0-10摩尔%的化0; 0-5摩尔%的化〇2; 0-1摩尔%的511〇2; 0-1摩尔%的〔6〇2;小于50ppm的As2〇3 ; W及小于50ppm 的Sb2〇3;其中12摩尔%《Li2〇+Na2〇+K2〇《20摩尔%,且0摩尔%《Mg0+Ca0《10摩尔%。
[004引在另一个实施方式中,碱性侣娃酸盐玻璃包含W下组分、主要由W下组分组成、或 者由W下组分组成:64-68摩尔%的5102; 12-16摩尔%的化20; 8-12摩尔%的4!203; 0-3摩 尔%的8203; 2-5摩尔%的私0; 4-6摩尔%的1旨0; W及0-5摩尔% CaO,其中66摩尔%《Si02+ B203+CaO《69摩尔 % ;Na20+K20+B203+MgO+CaO+SrO〉10摩尔 % ; 5摩尔 %《Mg0+Ca0+Sr0《8摩 尔% ;(化20+B203)《Al203《2摩尔% ;2摩尔%《化20《Al203《6摩尔%; W及4摩尔 (化20+K20)《Al203《10摩尔%。示例性玻璃结构的其他组成见共同待审的2012年9月26日 提交的美国申请第13/626,958号和2013年6月25日提交的美国申请第13/926,461号所示, 其全文分别通过引用结合入本文。
[0049] 本文所述的工艺可适用于许多应用。一种特别感兴趣的应用可W是用于汽车玻璃 窗应用,从而该工艺能够生产可W通过汽车冲击安全标准的玻璃,但不限于此。本领域技术 人员可W确定其他应用。
[0050] 图1是本发明的一个实施方式的横截面图。参见图1,示例性玻璃层叠结构100包括 外部玻璃片110、内部玻璃片120和聚合物中间层130。聚合物中间层可W分别与相应的外部 玻璃片和内部玻璃片直接物理接触(例如,与它们层叠)。外部玻璃片110具有外表面112和 内表面114。类似地,内部玻璃片120具有外表面122和内表面124。如示例性实施方式所示, 外部玻璃片110的内表面114和内部玻璃片120的内表面124分别与聚合物中间层130接触。 玻璃片110、120中的任意一块、两块可W是高UV透光性玻璃或者高UV透光性化学强化玻璃, 或者没有一块是高UV透光性玻璃或者高UV透光性化学强化玻璃。
[0051] 在一些实施方式中,会希望玻璃层叠结构抵抗响应外部冲击事件的碎裂。但是,响 应内部冲击事件,例如玻璃层叠结构被车辆的乘坐者撞击时,会希望玻璃层叠结构将乘坐 者保持在车辆中,且耗散冲击后的能量w使得损伤最小化。模拟发生于车辆内部的冲击事 件的ECE R43人头模型测试,是要求层叠玻璃窗响应规定的内部冲击而碎裂的常规测试。
[0052] 不希望受到理论的限制,当玻璃片/聚合物中间层/玻璃片层叠体的一块窗格受到 冲击时,受冲击玻璃片的相对表面W及相对玻璃片的外表面处于拉伸状态中。玻璃片/聚合 物中间层/玻璃片层叠体在双轴负载下计算的应力分布表明:负载率低时,受到冲击的玻璃 片的相对表面的拉伸应力的大小可相当于(或甚至稍微大于)相对玻璃片的外表面所经受 的拉伸应力的大小。但是,当负载率高时(运通常也是汽车中经受的冲击的特点),相对玻璃 片的外表面的拉伸应力的大小,可能远大于受到冲击的玻璃片的相对表面的拉伸应力。如 本文所掲示,通过将混合玻璃层叠体构造成具有化学强化的外部玻璃片和非化学强化的内 部玻璃片,可同时优化对于外部冲击事件和内部冲击事件的抗冲性。
[0053] 在一些非限制性实施方式中,合适的内部玻璃片可W是非化学强化玻璃片,例如 钢巧玻璃,或者,在一些实施方式中,可W是化学强化玻璃片。任选地,内部玻璃片可进行热 强化。在将钢巧玻璃用作非化学强化的玻璃片的实施方式中,可W使用常规的装饰材料和 方法(例如玻璃料釉和丝网印刷),运可简化玻璃层叠体制造工艺。可将有色钢巧玻璃片结 合到玻璃层叠结构中,从而实现电磁谱上所需的透过率和/或衰减。
[0054] 可W通过离子交换过程对合适的外部和/或内部玻璃片进行化学强化。在上文所 述的该过程中,通常将玻璃片在烙盐浴中浸没一段预定的时间,玻璃片表面处或者表面附 近的离子与来自盐浴的较大金属离子发生交换。在一个实施方式中,烙盐浴的溫度约为430 °C,预定的时间约为8小时。较大离子结合到玻璃中,通过在近表面区域产生压缩应力来强 化玻璃片。在玻璃的中屯、区域内诱发了相应的拉伸应力,W平衡压缩应力。在一些实施方式 中,化学强化玻璃W及非化学强化玻璃可W配料有0-2摩尔%的选自下组的至少一种澄清 齐 IJ,包括:Na2S〇4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KC1、KF、邸r 和 Sn〇2。
[0055] 根据各个实施方式,玻璃层叠结构包括离子交换的玻璃,其具有多种所需性质,包 括轻量化、高的光学透明性、高的抗冲性W及改善的声衰减。在一个实施方式中,化学强化 玻璃片的表面压缩应力可W至少为300M化,例如至少400、450、500、550、600、650、700、750 或者SOOMPa,层深度至少约为20皿(例如,至少约为20、25、30、35、40、45或者504111)和/或大 于40MPa(例如,大于40、45或者501?日)但是小于1001化(例如,小于100、95、90、85、80、75、 70、65、60或者55MPa)的中屯、张力。化学强化的玻璃片的弹性模量可W约为60-85GPa(例如, 60、65、70、75、80或85GPa)。玻璃片和聚合物中间层的弹性模量可同时影响所得到的玻璃层 叠体的机械性质(例如,偏斜和强度)W及声性能(例如,穿透损耗)。
[0056] 示例性玻璃片成形方法包括烙合拉制和狭缝拉制工艺,其例子分别是下拉法和浮 法。化学强化的玻璃片W及非化学强化的玻璃片都可W用运些方法形成。烙合拉制工艺使 用拉制容器,其具有用来接受烙融玻璃原料的通道。通道具有堪,其沿着通道的长度在通道 两侧的顶部开放。当用烙融材料填充通道时,烙融玻璃从堪溢流。在重力的作用下,烙融玻 璃从拉制容器的外表面流下。运些外表面向下且向内延伸,从而它们在拉制容器下方的边 缘处结合。两个流动玻璃表面在该边缘处结合,从而烙合并形成单个流动片材。烙合拉制法 的优点在于,由于从通道上流过的两块玻璃膜烙合在一起,因此所得到的玻璃片的任一外 表面都没有与设备的任意部件相接触。因此,烙合拉制玻璃片的表面性质不受到此类接触 的影响。
[0057] 狭缝拉制法与烙合拉制法不同。在此方法中,将烙融原料玻璃提供到拉制容器。拉 制罐的底部具有开放狭缝,其具有沿着狭缝的长度延伸的喷嘴。烙融玻璃流过狭缝/喷嘴, W连续的片材下拉并进入退火区。狭缝拉制工艺可W提供比烙合拉制工艺更薄的片材,因 为仅有单片被拉制通过狭缝,而不是将两片烙合在一起。
[0058] 下拉工艺生产具有均匀厚度和较原始加工表面的玻璃片。因为玻璃表面的强度受 到表面瑕疵的量和尺寸的控制,因此接触程度最小的原始表面具有较高的初始强度。当随 后对该高强度玻璃进行化学强化时,所得到的强度可高于已经进行过磨光和抛光的表面的 强度。下拉玻璃可W拉制成厚度小于约2mm。此外,下拉玻璃具有非常平坦、光滑的表面,使 得可用于其最终应用无需耗费成本的研磨和抛光。
[0059] 在浮法玻璃方法中,可通过使得烙融玻璃在烙融金属(通常是锡)床上浮动,来制 造可表征为具有光滑表面和均匀厚度的玻璃片。在示例性过程中,将烙融玻璃进料到烙融 锡床表面上,形成浮动带。随着玻璃带沿着锡浴流动,溫度逐渐降低直至可W将固体玻璃片 从锡上举起到漉上。一旦离开浴,可W对玻璃片进行进一步冷却并退火W降低内应力。
[0060] 玻璃片可用于形成示例性玻璃层叠结构(参见例如图1和3-5)。如本文所限定,一 种非限制性混合玻璃层叠结构包括朝向外部的化学强化玻璃片,朝向内部的非化学强化玻 璃片,W及形成在玻璃片之间的聚合物中间层。另一种非限制性混合玻璃层叠结构包括朝 向外部的非化学强化玻璃片,朝向内部的化学强化玻璃片,W及形成在玻璃片之间的聚合 物中间层。当然,本文的另一个实施方式可W包括如下非混合型玻璃层叠结构,其包括朝向 外部的化学强化玻璃片和朝向内部的化学强化玻璃片,W及位于中间的聚合物中间层。其 他实施方式可W包括朝向外部和/或朝向内部的高UV透光性玻璃或者高UV透光性化学强化 玻璃。本文的另一个实施方式可W包括如下玻璃层叠结构,其包括朝向外部的非化学强化 玻璃片和朝向内部的非化学强化玻璃片,W及位于中间的聚合物中间层。任意运些结构中 的聚合物中间层可包含整体式聚合物片、多层聚合物片或者复合聚合物片。聚合物中间层 可W是,例如,塑化聚(乙締醇缩下醒)片,其具有添加剂W降低变色。
[0061] 玻璃层叠体可适用于在建筑和汽车开口(例如汽车玻璃窗)中提供光学透明的阻 隔。可W采用各种工艺形成玻璃层叠体。在示例性实施方式中,组装设及敷设第一玻璃片, 将聚合物中间层(例如PVB片)铺在其上,敷设第二玻璃片,W及随后裁剪超出玻璃片边缘的 过量PVB。运些玻璃片的任意一块或两块可W是高UV透光性玻璃。粘结步骤可包括从界面处 排出大部分的空气,并使PVB与玻璃片部分粘合。通常在提升的溫度和压力下进行的精整步 骤完成了各块玻璃片与聚合物中间层的匹配。在前述实施方式中,所述第一片可W是化学 强化玻璃片、高UV透光性玻璃片或者高UV透光性化学强化玻璃片,W及所述第二片可W是 非化学强化玻璃片,反之亦可。
[0062] 可W将热塑性材料(例如PVB)用作预先形成的聚合物中间层。在某些实施方式中, 热塑性层的厚度可 W 至少为 0.125mm(例如,0.125、0.25、0.38、0.5、0.7、0.76、0.81、1、 1.14、1.19或者1.2mm)。热塑性层的厚度可W小于或等于1.6mm(例如,0.4-1.2mm,,例如约 0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0、1.1或1.2111111)。当然,本文所附权利要求书不应限于此,因 为热塑性层可W具有大于1.6mm的厚度(例如,1.6-3.0mm、2.0-2.54mm等)。热塑性层可W覆 盖玻璃的两个相反主表面的大部分,或者优选地基本上全部覆盖。它还可覆盖玻璃的边缘 面。可W将与热塑性层接触的玻璃片加热至高于热塑性材料的软化点,例如比软化点高至 少fTC或10°C,W促进热塑性材料与各个玻璃片的粘结。可w在玻璃与热塑性层接触的情况 下,在压力下进行加热。可W在示例性玻璃层叠结构中结合一层或多层聚合物中间层。多层 中间层可W提供互补或不同的功能性,包括冲击性能、促进粘附、控制吸声、控制UV透射率、 调色、染色和/或控制IR透射率。
[0063] 聚合物中间层的弹性模量可W在约25 °C时约为1-320M化(例如,约为1、2、5、10、 15、20、25、50、75、100、150、200、250、300或者3201?曰)。对于1化的负荷速率,标准?¥8中间层 的弹性模量可W约为15MPa,吸声等级PVB中间层的弹性模量可W约为2MPa。
[0064] 在层叠过程中,通常可W将中间层加热至实现中间层软化的溫度,运促进了中间 层与玻璃片的相应表面的共形匹配。对于PVB,层叠溫度可W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,运促进了粘附。提升的溫度还加速了残留的空 气和/或水分从玻璃-聚合物界面扩散出去。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,对高压蓋中的组件同时加热和加压。
[0065] 确定的是,具有聚合物中间层的玻璃层叠结构会由于环境条件,例如UV暴露等,发 生变色。在具有高UV透射玻璃层或片,例如诸如康宁Gorilla屯玻璃或者其他高UV透射玻璃 的化学强化玻璃片中,示例性聚合物中间层例如PVB会在长期暴露于UV光源之后发生变色 或泛黄。具有低UV透光性玻璃层或片(例如,具有高的铁含量的标准钢巧玻璃或者其他情况 等)W及PVB中间层的层叠结构也发生变色,但是速率较慢,如下表1所示,其中,变色或泛黄 指数的变化(A YI)用作玻璃层叠结构的变色或泛黄的测量。
[0066] 表 1
[0067]
[006引如图2所示是示例性玻璃片(例如,在一个实施方式中,Gorilla彩玻璃、S化rphire饭 玻璃)的UV透光率(即,更大的光学透明度)会远高于标准钢巧玻璃的情况的进一步实验鉴 定。图2比较了标准钢巧玻璃2和高UV透过率的化学强化玻璃实施方式(例如Gor川a底玻璃) 4的UV透光率。提供太阳光谱的UV透过率6W便于参照。如所示,与化学强化玻璃相关的较高 UV透射率4会导致更多的UV光到达PVB中间层,运导致PVBW更快的速率泛黄,相比于具有标 准钢巧玻璃2的较不光学透明的层叠结构会发生的情况而言。预期对于具有高UV透光率的 玻璃组合物会发生该问题,因而,其他此类高UV透光性玻璃材料(例如,低铁钢巧玻璃,如 Starphire礙玻璃)会展现出类似的变色问题。
[0069]对示例性层叠结构进行数种耐气候性测试。在一个实验中,具有化学强化玻璃的 层叠结构在耐气候测试仪中经过2000小时暴露之后展现部分变色或泛黄,W及具有相同 PVB中间层但是具有钢巧玻璃的层叠结构在相同量的暴露之后仍然泛黄,但是速率较慢。拆 解运些层叠结构,注意到玻璃片没有发生变色,相反地,聚合物中间层泛黄。该变色会提供 具有不同于消费者指定颜色的产品,W及,在一些情况下,如果多个层叠结构相互相邻W及 必须对发生气候性变化的结构进行替换的话,新的层叠结构相比于相邻的发生气候性变化 的结构会具有颜色失配。
[0070] 在本文的一些实施方式中,确定通过向示例性聚合物中间层提供添加剂,可W降 低和/或消除该变色。在一个实施方式中,聚合物中间层可W采用酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2- 基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)添加剂。酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙 基)的分子结构提供如下。
[0071]
[0072] 酪,2-( 2H-苯并 Ξ 挫-2-基)-4,6-二(1,1 -二甲基丙基)
[0073] 因而,本文的示例性实施方式可W在聚合物中间层中包括添加剂酪,2-(2H-苯并 Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基),从而降低或消除由于UV暴露所导致的中间层材料 的变色。在一些实施方式中,酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)可与一 种或多种合适的稳定剂结合使用,例如但不限于,位阻胺光稳定剂、抗氧化剂W及位阻酪 等。
[0074] 在一个实施方式中,聚合物中间层可W采用酪,2-(5-氯-2H-苯并Ξ挫-2-基)-6- (1,1-二甲基乙基)-4-甲基添加剂。酪,2-(5-氯-2H-苯并二挫-2-基)-6-( 1,1-二甲基乙 基)-4-甲基的分子结构提供如下。
[0075]
[0076] 酪,2-(5-氯-2H-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1,1-二甲基乙基)-4-甲基
[0077] 本文的其他实施方式可W在聚合物中间层中包含添加剂酪,2-(5-氯-2H-苯并Ξ 挫-2-基)-6-( 1,1-二甲基乙基)-4-甲基。本文的其他实施方式可W包含添加剂2-(2H-苯并 Ξ挫-2-基)-4,6-二叔戊基酪或者类似添加剂。在其他实施方式中,任意前述添加剂可与一 种或多种稳定剂结合使用,例如但不限于,位阻胺光稳定剂、抗氧化剂W及位阻酪等。
[0078] 在其他实施方式中,聚合物中间层可采用径基苯基苯并Ξ挫类的UV吸收剂。作为 非限制性例子,聚合物中间层可W采用2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙 基)酪添加剂。2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酪的分子结构提供如 下。
[0079]
[0080] 2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酪
[0081] 在另一个非限制性例子中,聚合物中间层可W采用2-(2H-苯并;挫-2-基)-6-(1- 甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基下基)酪添加剂。2-(2护苯并^挫-2-基)-6-(1-甲 基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基下基)酪的分子结构提供如下。
[0082]
[0083] 2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3-四甲基下基)酪
[0084] 当然,运些来自径基苯基苯并Ξ挫类的UV吸收剂仅仅是示例性的,且不应限制本 文所附权利要求书的范围。在其他实施方式中,任意前述添加剂可与一种或多种稳定剂结 合使用,例如但不限于,位阻胺光稳定剂、抗氧化剂W及位阻酪等。在其他非限制性实施方 式中,示例性添加剂可W包含没有氯取代基的径基苯基取代的苯并Ξ挫。
[0085] 图6比较了本文其他实施方式的泛黄指数的透光率与曝光的关系。参见图6,可W 观察到,在高至3000小时的相当暴露情况下,酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲 基丙基)添加剂(例如,Tinuvin 328),2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙 基)酪添加剂(例如,Tinuvin 900),W及2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)- 4-(1,1,3,3-四甲基下基)酪添加剂(例如,11111^^11 928)提供类似且相对低的泛黄,相比于 包含具有氯取代基、Ξ嗦、苯酬等的苯并Ξ挫的其他稳定剂(Tunuvin 326、Tinuvin 460、 Tinuvin 477)而言。
[0086] 应注意的是,虽然参照了化学强化玻璃基材,例如,Gorilla玻璃,但是本文所附的 权利要求书不应限于此,因为示例性实施方式可包括具有(与厚度、组成等相关的)高透光 值的任意类型的玻璃。例如,图7比较了本发明的一些实施方式的透光值。如图7所观察的那 样,0.7mm的Goril la玻璃W及1.2mm、1.6mm和2.3mm厚的钢巧玻璃的透射率值分别随着透光 光谱而增加。
[0087] 因而,本文所述的玻璃层叠结构可提供有益效果,包括噪声衰减、降低UV和/或IR 光透射,防止变色,和/或增加窗口的美观性。用于所掲示的玻璃层叠结构的单片玻璃片(W 及所形成的层叠结构)可w用w下一个或多个属性进行表征,包括:组成、密度、厚度、表面 形貌W及各种性质,包括光学性质、声衰减性质W及机械性质如抗冲击性。本文描述了所掲 示的玻璃层叠结构(混合或其他情况)的各个方面。
[0088] 示例性玻璃层叠结构可适于用作例如窗户或者玻璃窗,并且构造成任意合适的尺 寸和大小。在一些实施方式中,玻璃层叠结构的长度和宽度独立地从10cm变化至Im或更大 (例如,0.1、0.2、0.5、1、2或5m)。独立地,玻璃层叠结构可具有大于0 . Im2的面积,例如大于 0.1、0.2、0.5、1、2、5、10或251112。
[0089] 玻璃层叠结构可W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 风玻璃或者其他窗户的玻璃层叠结构可W成形为弯曲或者具有形状的部件。具有形状的玻 璃层叠结构的结构可W是简单或复杂的。在某些实施方式中,具有形状的玻璃层叠结构可 W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W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 直于该相同维度的轴弯曲。例如,通常测得的汽车天窗约为0.5m X 1.0m,沿短轴的曲率半 径为2-2.5m,沿长轴的曲率半径为4-5m。
[0090] 根据某些实施方式,可W通过弯曲因子来定义具有形状的玻璃层叠结构,其中,对 于给定的部件,弯曲因子等于沿着给定轴的曲率半径除W该轴的长度。因此,对于沿0.5m和 1.0m的各轴的曲率半径分别为2m和4m的示例性汽车天窗,沿各轴的弯曲因子是4。具有形状 的玻璃层叠体的弯曲因子可W为2-8(2、3、4、5、6、7或8)。
[0091] 图3显示了示例性具有形状的玻璃层叠结构200。具有形状的层叠结构200包括在 层叠体的凸表面上形成的外部高UV透光率(例如化学强化的)玻璃片110,同时在层叠体的 凹表面上形成的内部(非化学强化的)玻璃片120。但是,应理解,非示例性实施方式的凸面 可包括非化学强化的玻璃片,同时相对的凹面可包括化学强化的玻璃片。但是,凸表面和凹 表面可W都包括化学强化的玻璃片或者非化学强化的玻璃片。
[0092] 图4是本发明的其他实施方式的横截面图。图5是本发明的额外实施方式的透视 图。参见图4和5W及上文段落中的讨论,示例性层叠结构10可W包括化学强化玻璃(例如 Gonlla狡玻璃)的内层16。该内层16可W经过热处理、离子交换和/或退火。外层12可W是高 UV透光率玻璃片(例如非化学强化玻璃片),例如低铁钢巧玻璃或者经退火的玻璃等。层叠 体10还可包括位于外玻璃层和内玻璃层之间的聚合物中间层14。当然,在其他实施方式中, 内层16可W包括非化学强化玻璃,W及外层12可W包括化学强化玻璃。在其他实施方式中, 外层12和内层16可W都包括化学强化玻璃,或者外层12和内层16可W都包括非化学强化玻 璃。玻璃的内层16的厚度可W小于或等于1.0mm,并且残留表面CS水平可W约为250- 350MPa,D化大于60微米。在另一个实施方式中,内层16的CS水平可W约为300MPa。在一个实 施方式中,中间层14的厚度可W约为0.8mm。示例性中间层14可W包括但不限于,聚乙締醇 缩下醒或者本文所述的其他合适的聚合物材料。在优选的实施方式中,聚合物中间层14可 W采用酪,2-( 2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)添加剂,从而当玻璃层叠结构 暴露于UV环境时,防止其发生变色或者消除变色。在其他实施方式中,酪,2-(2H-苯并^挫- 2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)可与一种或多种合适的稳定剂结合使用,例如但不限于, 位阻胺光稳定剂、抗氧化剂W及位阻酪等。在额外的实施方式中,可W对外层12和/或内层 16的任意表面进行酸蚀刻,W改善对于外部冲击事件的耐用性。例如,在一个实施方式中, 外层12的第一表面13可W经过酸蚀刻和/或内层的另一表面17可W经过酸蚀刻。在另一个 实施方式中,外层的第一表面15可W经过酸蚀刻和/或内层的另一表面19可W经过酸蚀刻。 从而此类实施方式可W提供层叠构造,其明显比具有高光学透明度的常规层叠结构更轻, 并且其符合规定冲击要求。外层12和/或内层16的示例性厚度可W是0.5mm至1.5mm至2.0mm 至3.0mm的厚度,或者更厚。
[0093] 在本文的一些实施方式中,提供的玻璃层叠结构具有非化学强化的外部玻璃片、 化学强化的内部玻璃片W及位于外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层。 聚合物中间层可W包含酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)添加剂。在其 他实施方式中,内部玻璃片的厚度可W约为0.5-1.5mm,W及外部玻璃片的厚度可W约为 1.5- 3.0mm。内部玻璃片可W包含一种或多种碱±氧化物,使得碱±氧化物的含量至少约为 5重量%。在其他实施方式中,内部玻璃片可W包含至少约6重量%的氧化侣。在一些实施方 式中,内部玻璃片的厚度约为0.5-0.7mm。示例性聚合物中间层可包含单片聚合物片、多层 聚合物片或者复合聚合物片。聚合物中间层的示例性材料可W是,聚乙締醇缩下醒(PVB)、 聚碳酸醋、吸声PVB、乙締乙酸乙締醋巧VA)、热塑性聚氨醋(TPU)、离聚物、PET、热塑性材料, 及其组合,但不限于此。聚合物中间层的厚度可W约为0.4mm至1.2mm至2.5mm至3.0mm。在一 些实施方式中,外部玻璃片可W包括如下材料:钢巧玻璃和经退火的玻璃。在其他实施方式 中,外部玻璃片的厚度可W约为2.1mm。在额外的实施方式中,玻璃层叠体的面积可W大于 Im2,并且可W是例如,汽车挡风玻璃、天窗或者其他汽车窗户(侧面、背面等)。在一些实施 方式中,内部玻璃片的表面压缩应力可W约为250-900MPa。在其他实施方式中,内部玻璃片 的表面压缩应力可W约为250-350M化,W及压缩应力的D0L大于约20μπι。在其他实施方式 中,外部玻璃片与中间层相邻的表面可W经过酸蚀刻,和/或内部玻璃片与中间层相反的表 面可W经过酸蚀刻。
[0094] 在本文的其他实施方式中,提供的玻璃层叠结构具有非化学强化的内部玻璃片、 化学强化的外部玻璃片W及位于外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层。 聚合物中间层可W包含酪,2-(2Η-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)添加剂。在其 他实施方式中,外部玻璃片的厚度可W约为0.5-1.5mm,W及内部玻璃片的厚度可W约为 1.5- 3.0mm。在一些实施方式中,外部玻璃片可W包含一种或多种碱±氧化物,使得碱±氧 化物的含量至少约为5重量%。在额外的实施方式中,外部玻璃片可W包含至少约6重量% 的氧化侣。在一些实施方式中,外部玻璃片的厚度可W约为0.5-0.7mm。示例性聚合物中间 层可包含单片聚合物片、多层聚合物片或者复合聚合物片。聚合物中间层的示例性材料可 W是,聚乙締醇缩下醒(PVB)、聚碳酸醋、吸声PVB、乙締乙酸乙締醋化VA)、阳T、热塑性聚氨 醋(TPU)、离聚物、热塑性材料,及其组合,但不限于此。在一些实施方式中,聚合物中间层的 厚度可W约为0.4mm至1.2mm至2.5mm至3.0mm。内部玻璃片的示例性材料可W包括如下材 料,例如,钢巧玻璃和经退火的玻璃,但不限于此。在一些实施方式中,内部玻璃片的厚度可 W约为2.1mm。在其他实施方式中,玻璃层叠体的面积可W大于Im2,并且还可W是例如,汽 车挡风玻璃、天窗或者其他汽车窗户(侧面、背面等)。在额外的实施方式中,外部玻璃片的 表面压缩应力可W约为250-900M化,W及外部玻璃片的表面压缩应力可W约为250- 350MPa,压缩应力的D0L大于约20μπι。在其他实施方式中,内部玻璃片与中间层相邻的表面 可W经过酸蚀刻,和/或外部玻璃片与中间层相反的表面可W经过酸蚀刻。
[0095] 在本文的其他实施方式中,提供的玻璃层叠结构具有内部玻璃片、外部玻璃片W 及位于外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层。聚合物中间层可W包含 酪,2-(2H-苯并Ξ挫-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)添加剂。在一些实施方式中,内部玻 璃片可W由化学强化玻璃形成,W及外部玻璃片可W由非化学强化玻璃形成。在其他实施 方式中,外部玻璃片可W由化学强化玻璃形成,W及内部玻璃片可W由非化学强化玻璃形 成。在其他实施方式中,内部玻璃片和外部玻璃片可W都是由化学强化的玻璃形成。在其他 实施方式中,内部玻璃片和外部玻璃片可W都是由非化学强化的玻璃形成。示例性聚合物 中间层可包含单片聚合物片、多层聚合物片或者复合聚合物片。聚合物中间层的示例性材 料可W是,聚乙締醇缩下醒(PVB)、聚碳酸醋、吸声PVB、乙締乙酸乙締醋化VA)、热塑性聚氨 醋(TPUKPET、离聚物、热塑性材料,及其组合,但不限于此。在一些实施方式中,聚合物中间 层的厚度可W约为0.4mm至1.2mm至2.5mm至3.0mm。在其他实施方式中,玻璃层叠体的面积 可W大于Im2,并且还可W是例如,汽车挡风玻璃、天窗或者其他汽车窗户(侧面、背面等)。 在额外的实施方式中,内部玻璃片和外部玻璃片的一个或多个表面可W进行酸蚀刻。
[0096] 从而本发明的实施方式可W提供一种通过使用较薄的玻璃材料来降低汽车车窗 的重量同时维持光学和安全要求的方式。常规层叠挡风玻璃可占据车辆玻璃窗总重的 62%;但是,通过例如采用0.7-mm厚的化学强化内层W及2.1-mm厚的非化学强化外层,可W 使得挡风玻璃重量降低33%。此外,发现使用1.6-mm厚的非化学强化外层W及0.7-mm厚的 化学强化内层,得到45%的整体重量节约。因此,根据本发明的实施方式使用示例性层叠结 构可W允许层叠挡风玻璃符合所有规定的安全要求,包括来自内部和外部物体的穿透W及 得到可接受的头部冲击标准化1C)值的合适弯曲度。此外,包括经过退火的玻璃的示例性外 层可W提供由外部物体冲击所导致的可接受的破裂图案,并且允许当由于冲击结果产生碎 片或裂纹时通过挡风玻璃的连续操作可见性。研究还证实,采用化学强化玻璃作为不对称 挡风玻璃的内表面提供了如下额外益处:相比于常规退火挡风玻璃的乘客冲击的情况,降 低了破裂可能性。在用于汽车或其他经受外部环境的装置或结构物体中的本文实施方式 中,示例性层叠结构可W采用高UV透光率玻璃组合物,而不发生聚合物中间层的变色。
[0097] 玻璃层叠体的弯曲和/或成形方法可W包括重力弯曲、按压弯曲W及它们的混合 方法。在将薄的平坦玻璃片重力弯曲成弯曲形状(例如车辆挡风玻璃)的常规方法中,将冷 的、预切割的单片或多片玻璃片放在弯曲固定件的刚性、预成形的、周界支撑表面上。弯曲 固定件可W用金属或耐火材料制造。在示例性方法中,可W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。通常通过在玻璃初化炉中暴露于提升的溫度, 来加热玻璃,运使得玻璃软化,实现玻璃重力弯垂或跌落成与周围支撑表面一致。通常,进 而基本上整个支撑表面会与玻璃周界接触。
[0098] -种相关技术是按压弯曲,其中,将单块平坦玻璃片加热至基本对应于玻璃软化 点的溫度。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。模具元件成形表面可包括真空或空气喷嘴,W与玻璃片晒合。在一些实 施方式中,成形表面可构造成基本上与相应的整个玻璃表面接触。或者,相对成形表面中的 一个或两个可W在离散区域或离散接触点分别与玻璃表面接触。例如,阴模表面可W是环 形表面。在一些实施方式中,可W使用重力弯曲和按压弯曲技术的组合。
[0099] 玻璃层叠体的总厚度范围可W约为2mm至7mm至10mm至20mm,外部化学强化玻璃片 和/或内部化学强化玻璃片的厚度小于或等于lmm(例如,0.3-lmm,例如0.3、0.4、0.5、0.6、 0.7、0.8、0.9或者1mm)。此外,内部非化学强化玻璃片和/或外部非化学强化玻璃片的厚度 可W是12mm至2.5mm或更小(例如,1-2.5mm,例如1、1.5、2或者2.5mm),或者厚度可W大于或 等于2.5mm。在一些实施方式中,玻璃层叠体中的玻璃片的总厚度小于3.5mm(例如,小于 3.5、3、2.5或者2.3111111)。
[0100] 本文所掲示的玻璃层叠结构还具有优异的耐用性、抗冲击性、初性、光学透明性和 耐划痕性。正如本领域技术人员所熟知的那样,玻璃片或层叠体的强度和抗机械冲击性能 受到玻璃中的缺陷(包括两个表面和内部的缺陷)的限制。当玻璃层叠体受到冲击时,冲击 点受到压缩,同时冲击点周围的环或者"环带及受到冲击的玻璃片的相对表面处于拉伸 状态中。通常,会从裂纹处开始发生破坏,运常常位于玻璃表面上的最高张力点或者最高张 力点附近。运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,玻璃通常会破裂。因此,高量级和深度的压缩应力(层 深度)在具有化学强化玻璃的实施方式中会是优选的。
[0101] 因为化学强化作用,用于一些混合玻璃层叠体中的化学强化玻璃片的一个或两个 表面处于压缩状态。在玻璃的近表面区域结合压缩应力,可抑制玻璃片的裂纹扩展和失效。 为了使裂纹扩展W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,化学强化玻璃片的高压缩应力和高层深度允许使用比非化学强化 玻璃的情况下更薄的玻璃。
[0102] 在混合玻璃层叠体的情况下,层叠结构在响应机械冲击时,与更厚的整体式非化 学强化玻璃,或者更厚的非化学强化玻璃层叠体相比,可更进一步偏转而不发生破裂。运种 增加的偏转实现了将更多的能量转移到层叠体中间层,运可W降低到达玻璃的相对侧的能 量。因此,与具有相似厚度的整体式非化学强化玻璃或者非化学强化玻璃层叠体相比,本文 所掲示的混合玻璃层叠体可W经受更高的冲击能量。
[0103] 本领域技术人员应理解,除了它们的机械性能W外,层叠结构还可用于削弱声波。 本文所掲示的混合玻璃层叠件虽然使用较薄(且较轻)的结构,但是可W显著地降低声波传 输,所述较薄(且较轻)的结构还拥有许多窗用玻璃应用所必需的机械性质。
[0104] 层叠体和玻璃窗的吸声性能通常受到玻璃窗结构的晓性振动的影响。不希望受到 理论的显示,人体声响应峰通常为500-5000化,对应于空气中约0.1-lm的波长W及玻璃中 1-lOm的波长。对于厚度小于0.01m(<10mm)的玻璃窗结构,主要通过振动W及声波与玻璃窗 的晓曲振动的禪合产生透过。层叠玻璃窗结构可W设计成将能量从玻璃窗晓曲模式转化为 聚合物中间层中的剪切应变。在采用较薄玻璃片的玻璃层叠体中,较薄玻璃的较大顺应性 允许较大的振动幅度,运进而赋予中间层较大的剪切应变。大多数粘弹性聚合物中间层材 料的低抗剪切性意味着中间层会通过高剪切应变来促进阻尼衰减,所述高剪切应变会在分 子链滑动和松弛影响下转化成热量。
[0105] 除了玻璃层叠体厚度,构成层叠体的玻璃片的特性也会影响声衰减性质。例如,在 化学强化的玻璃片和非化学强化的玻璃片之间,可能在玻璃-聚合物中间层界面处存在小 的、但是明显的差异,运导致聚合物层中较高的剪切应变。同样地,除了它们的明显组成不 同之外,侣娃酸盐玻璃和钢巧玻璃具有不同的物理和机械性质,包括模量、泊松比、密度等, 运可能导致不同的声响应。
[0106] 虽然本文可包含许多具体情况,但是它们不应该理解为对本发明的范围的限制, 而是对于具体的特定实施方式的特征的描述。在本说明书的单独的实施方式中描述的某些 特征也可W组合起来在单个实施方式中实现。反之,在单一实施方式的内容中描述的各种 特征也可W在多个实施方式中独立地或者W任何适当次级组合的形式实现。而且,虽然上 述特征被描述成W某些组合的形式起作用,而且甚至最初也是运样要求权利的,但所要求 权利的组合中的一种或多种特征在一些情况下可W从该组合中去除,所要求权利的组合可 W针对次级组合或者次级组合的变化。
[0107] 类似地,虽然在图中或附图中W特定的顺序来描述操作,但是运不应理解为要求 此类操作W所示特定顺序或者连续顺序进行,或者进行所有所示的操作,W实现所需的结 果。在某些情况下,多任务化和平行操作可能是有利的。
[0108] 本文中,范围可W表示为从"约"一个具体值和/或到"约"另一个具体值的范围。当 表述运种范围时,例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地,当使用先行词 "约"表示数值为近似值时,应理解,具体数值构成另一个方面。还应理解的是,每个范围的 端点值在与另一个端点值有关和与另一个端点值无关时,都是有意义的。
[0109] 还要注意的是,本文关于将本发明的组件"配置成"或"使其适于特定的方式起 作用的描述。运方面而言,对运样一个组件进行"配置成"或"使其适于"是为了具体表现特 定的性质,或者W特定的方式起作用,其运样的描述是结构性的描述,而不是对预期应用的 描述。更具体地,本文所述的将组件"构造成"或"使其适于"的方式表示该组分现有的物理 条件,因此可W将其看作该组件的结构特征的限定性描述。
[0110] 如附图所示的各种构造和实施方式所示,描述了各种不泛黄的玻璃层叠结构。
[0111] 虽然已经描述了本发明的优选实施方式,但是应理解的是,所述的实施方式仅仅 是示意性的,本发明的范围仅由所附权利要求书W及在阅读本发明的基础上本领域技术人 员自然获得的等价形式、许多变形和改进的全部范围所限定。
【主权项】
1. 一种玻璃层叠结构,其包括: 非化学强化的外部玻璃片; 高UV透光率的内部玻璃片;以及 位于所述外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层, 其中,所述聚合物中间层包括:酚,2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基)、 2-(2H-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚添加剂、2-(2H-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3_四甲基丁基)酚添加剂或者没有氯取代基的羟基苯 基取代的苯并三唑添加剂。2. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片是化学强化玻璃 片,并且厚度约为0.3-1.5mm,以及 其中,所述外部玻璃片的厚度约为1.0-12.0mm。3. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片的厚度约为0.3- 0.7mm〇4. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层包括单片聚合物 片、多层聚合物片或者复合聚合物片。5. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层包括选自下组的 材料:聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸声PVB、PET、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨 酯(TPU)、离聚物、热塑性材料,及其组合。6. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层的厚度约为 0.4mm 至 1.2mm 至 2.5mm 〇7. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述外部玻璃片包括选自下组的材 料:钠钙玻璃和经退火的玻璃。8. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述玻璃层叠体是车窗。9. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片的表面压缩应力约 为250-900MPa。10. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片的表面压缩应力 约为250-350MPa,并且压缩应力的DOL大于约20μπι。11. 一种玻璃层叠结构,其包括: 非化学强化的内部玻璃片; 高UV透光率的外部玻璃片;以及 位于所述外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层, 其中,所述聚合物中间层包括:酚,2-(2Η-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基) 添加剂、2-(2Η-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚添加剂、2-(2Η-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3_四甲基丁基)酚添加剂或者没有氯取代基的 羟基苯基取代的苯并三唑添加剂。12. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述外部玻璃片是化学强化的, 并且厚度约为0.3-1.5mm,以及 其中,所述内部玻璃片的厚度约为1.0-12.0mm。13. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述外部玻璃片的厚度约为0.3- 0.7mm〇14. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层包括单片聚合 物片、多层聚合物片或者复合聚合物片。15. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层包括选自下组 的材料:聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸声PVB、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯 (TPU)、离聚物、热塑性材料,及其组合。16. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层的厚度约为 0.4mm 至 1.2mm 至 2.5mm 〇17. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片包括选自下组的 材料:钠钙玻璃和经退火的玻璃。18. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述玻璃层叠体是车窗。19. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述外部玻璃片的表面压缩应力 约为 250-900MPa。20. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述外部玻璃片的表面压缩应力 约为250-350MPa,并且压缩应力的DOL大于约20μπι。21. -种玻璃层叠结构,其包括: 内部玻璃片; 外部玻璃片;以及 位于所述外部玻璃片和内部玻璃片之间的至少一层聚合物中间层, 其中,所述聚合物中间层包括:酚,2-(2Η-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1,1-二甲基丙基) 添加剂、2-(2Η-苯并三唑-2-基)-4,6-二(1-甲基-1-苯基乙基)酚添加剂、2-(2Η-苯并三唑-2-基)-6-(1-甲基-1-苯基乙基)-4-(1,1,3,3_四甲基丁基)酚添加剂或者没有氯取代基的 羟基苯基取代的苯并三唑添加剂。22. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片是由化学强化玻 璃形成的,以及所述外部玻璃片是由非化学强化玻璃形成的。23. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述外部玻璃片是由化学强化玻 璃形成的,以及所述内部玻璃片是由非化学强化玻璃形成的。24. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述内部玻璃片和外部玻璃片都 是由化学强化玻璃形成的或者都是由非化学强化玻璃形成的。25. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层包括单片聚合 物片、多层聚合物片或者复合聚合物片。26. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层包括选自下组 的材料:聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯、吸声PVB、PET、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚 氨酯(TPU)、离聚物、热塑性材料,及其组合。27. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述聚合物中间层的厚度约为 0.4-1.2mm〇28. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述玻璃层叠体是车窗。29. 如权利要求1所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述添加剂与选自下组的稳定剂 一起使用:位阻胺光稳定剂、抗氧化剂、位阻酚,及其组合。30. 如权利要求11所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述添加剂与选自下组的稳定剂 一起使用:位阻胺光稳定剂、抗氧化剂、位阻酚,及其组合。31. 如权利要求21所述的玻璃层叠结构,其特征在于,所述添加剂与选自下组的稳定剂 一起使用:位阻胺光稳定剂、抗氧化剂、位阻酚,及其组合。
【文档编号】B32B17/10GK105980148SQ201480075176
【公开日】2016年9月28日
【申请日】2014年12月4日
【发明人】J·J·德里克, W·K·费舍尔, M·S·弗莱斯科
【申请人】康宁股份有限公司
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