专利名称：层压玻璃板和它的用途的制作方法
层压玻璃板和它的用途本发明涉及具有层结构的新型层压玻璃板(Verbundglasscheibe)。本发明进一步涉及层压玻璃板的新用途。专利申请DE 10 2006 042 538 Al公开了层压玻璃，它包括厚度小于或等于 1. 5mm的薄玻璃。该层压玻璃具有功能涂层并且与许多的其它玻璃和聚合物层一起层压。 玻璃和粘合促进层的厚度和材料进行选择，使得通过外力的作用或通过温度的改变在玻璃 /粘接材料界面上的剪切力得到补偿。从US 2006/0127679 Al中获知有外玻璃层和玻璃芯的玻璃层压件，其中外玻璃层具有第一种热膨胀系数和透明玻璃芯具有第二种更高的热膨胀系数。该外玻璃层具有大于 6.9 MPa的机械压缩应力。玻璃芯具有低于27. 6 1^￡1，优选低于6.9 MPa的拉伸应力。该结构包括至少三个玻璃层。利用热膨胀系数的优选的结合，在玻璃层压件中能够获得优选的机械应力。然而对此，需要使用热预处理的玻璃，具有非常规的厚度的玻璃和/或两个以上玻璃板来有目的地调节机械应力。本发明的目的是提供不再具有普通层压玻璃的缺点的改进层压玻璃。尤其，该机械应力应该以简单的方式在层压玻璃板中减少到最低。例如由于温度的改变或由于外部力的作用，层压玻璃板的变形、层离或玻璃断裂应该得到阻止。本发明的再一个目的是提供层压玻璃板的新用途。这些和其它目的是根据本发明的建议，通过具有独立权利要求的特征的结构来实现的。本发明的有利的实施方案是从从属权利要求的特征产生的。根据本发明，提供层压玻璃板，它包括
a)具有0.3毫米-25毫米的厚度的基材玻璃，
b)至少一个施加于基材玻璃上的层结构，
c)至少一个施加于层状结构上的具有0.2毫米-10毫米的层厚度的聚合物层，
d)在聚合物层上的具有1.3毫米-25毫米的厚度的覆盖玻璃，
其中基材玻璃的平均热膨胀系数是比覆盖玻璃的平均热膨胀系数高了至多 ISXlO-7K-1或低了至多18 X 10- -1,并且在-40°C至+90°C的温度范围中，层压玻璃板的最高机械应力小于或等于7 MPa0在建筑物和机动车辆中，越来越多使用具有层状结构、尤其具有电活性层结构的层压玻璃窗。为了抵抗外界影响，尤其抵抗外部机械力，承受在通常-40°C到90°C范围内的温度，和水分以及为了电活性层结构与环境的电流分离，该层状结构位于层压玻璃窗的内部面上，位于在粘合促进聚合物层和玻璃板之间的界面上。与在机动车辆中的有涂层的层压玻璃板相关的要求是，例如，可从ECE-R 43 (Rule 43: Uniform Provisions concerning the Approval of Safety Glazing Materials and their Installation on Vehicles, 2004)中获知。与在建筑工业中的层压玻璃板相关的要求已描述在DIN EN 12543中。有涂层的层压玻璃的设计批准的要求已描述在，例如，薄膜光致电压模块的标准中，如DIN EN 61646和DIN EN 61250。
已知的是，层压玻璃板的玻璃板优选也用作层状结构的基材。用作层状结构的基材的玻璃板被称为基材玻璃。在层压玻璃中的其它玻璃板被称作覆盖玻璃。层压玻璃板通常经受-40°C至90°C的温度范围。在该温度范围内，在层压玻璃板中的机械应力必须不超过临界机械应力。对于具有电活性层结构的层压玻璃板，不同的最大机械应力是可允许的，这取决于层状结构的性能。要测定的在层压玻璃板中的最高机械应力的性能尤其是
a)机械内应力(Eigenspanrumg)和层状结构的各层的层厚度，
b)机械内应力和整个层状结构的层厚度，
c)层状结构中的各层彼此间的粘结，和
d)层状结构与基材玻璃和/或聚合物层的粘结。最高机械应力考虑到外力引起的变形和玻璃断裂的危险也由整个层压体结构以及组装设备所决定。优选地，覆盖玻璃的平均热膨胀系数是25X KT7IT1至80X KT7IT1和基材玻璃的平均热膨胀系数是25X KT7IT1至80X ΚΤΓ1。如果覆盖玻璃、基材玻璃和聚合物层的平均热膨胀系数彼此不适合，则尤其在温度变化时出现临界的机械应力。在优选的实施方案中，基材玻璃的平均热膨胀系数比覆盖玻璃的平均热膨胀系数高了至多12 X 10- -1或低了至多12 X 1 (Tr1，并且在-40 °C至+90 °C的温度范围内层压玻璃板的最高机械应力小于或等于7 MPa0在可选的实施方案中，基材玻璃的平均热膨胀系数比覆盖玻璃的平均热膨胀系数高了至多6X 10- -1或低了至多eXKTr1，并且在-40°c至+90°C的温度范围内层压玻璃板的最高机械应力小于或等于7 MPa0在根据本发明的结构中，覆盖玻璃和基材玻璃的平均热膨胀系数高度地适应于层状结构的要求。尤其，避免了在基材玻璃与聚合物层的界面上的剪切力，该剪切力会损坏层状结构。在玻璃板中的机械应力能够使用那些采用特殊滤光排列以使得机械应力通过色移或强度差变得可见的起偏振镜或旋光计来测量。合适的测量仪器是例如SHARPLESS STRESS ENGINEERS LTD 公司的 “Edge Stress Master” 或 “Large Field Strain Viewer" 或 STRAINOPTICS INC 公司的 “GASP，，。在层状结构中的机械内应力能够例如用已知方法，从使用X射线衍射法或利用应变仪在该层上的测量结果来计算。在层压玻璃板中的机械应力将随着由于季节变化，一天中的时间，和在环境温度中的使用情况波动，以及在层状结构中的焦耳损失所引起的不同的热膨胀系数而非常不同。当玻璃板、聚合物层和层状结构在热膨胀系数上具有宽的变化时，热循环会引起玻璃板和层压玻璃板的层状结构在机械应力上的提高。机械应力也尤其会导致层压玻璃板的变形。最大挠曲度能够用作测量变形的参数。挠曲度表示层压玻璃板的凸形的最高深度或层压玻璃板的凹形的高度，相对于由该区域中4个角点所撑开的设想平面而言。在优选的实施方案中，该层压玻璃板在-40°C至+90°C的温度范围内具有小于或等于16 mm的最大挠曲度。
具有单位1/K(CTE)的热膨胀系数是根据温度而变化的尺度。玻璃的平均热膨胀系数是根据ISO 7991:1987计算的并且考虑了 30°C -300°C的典型温度特性。该层状结构能够是电子布线的和电活性的。尤其，该层状结构能够具有电致发光 (elektrochrome)功能，光致电压，发光，和/或加热功能。典型地，层状结构是由多个的单层(尤其层厚度低于5 μ m的薄膜)组成的。具有电致发光功能的层状结构含有被透明电极包围的活性层。合适的层状结构例如可从EP 0 831 360 Bl和US 6，747，779 Bl中获知。通过外加电压的应用，电荷载流子被传输到活性层，结果是活性层对于可见光改变它的透明度。然后，当施加反向电压时，电荷载流子逆向，使得再一次得到原始的透明度。电致发光层状结构的厚度优选是500 nm -1 mmD发光的层状结构是以由半导体材料，尤其在电压施加之后在所规定的波长范围中发光的有机发光二极管和电致发光材料制成的薄膜体系或膜为基础。发光的层状结构具有 500 nm到2 mm的层厚度。在玻璃基板上具有光致电压功能的层状结构优选是薄膜式太阳电池。薄膜式太阳电池是从100 nm至20μπι层厚度范围内的薄的光活性层构造的。光活性层是经由薄膜电极来接触的。光活性层含有半导体和化合物半导体，电极，透明导电性氧化物或金属层。 光活性层例如基本是从具有无定形到单晶结构的硅，从化合物半导体碲化镉，或尤其从铜、 铟、镓、硒或硫的化合物制造的。染料敏感的和有机太阳电池构成了另一个组并且同样地用于薄膜光致电压。通过不同半导体的结合，尤其在堆叠结构中，电效率能够得到提高。在面区域上具有加热功能的层状结构包括至少一个导电涂层，优选具有所规定的层电阻的透明单层。通过对面区域的两个相对的边缘区域施加电压，通过焦耳热获得加热效应。透明加热层尤其含有具有5 nm到50 nm的层厚度的银，或导电性透明氧化物如氧化锌、氧化锡或铟-锡氧化物。层压玻璃板的机械应力对于面积〉0.5 m2已减到最少。尤其，在根据本发明以 1.5X2. 5m2, 1.1X1.3 m2和0.8X0. 6 m2的典型尺寸用于建筑工业中或用于机动车辆的窗玻璃中的情况下，这是有利的。机动车辆是指陆地车辆，水运船舶，和空中飞行器。本发明尤其有利地用于汽车中。在建筑工业中，本发明尤其在建筑窗玻璃中，对于建筑物的室内装饰，以及在气候暴露的户外领域中是有利的。在优选的实施方案中，覆盖玻璃在面对聚合物层的侧面上具有用于热辐射的透射调节所用的钝态层。钝态层优选含有掺杂的金属氧化物，尤其SnO2, &10，薄的透明金属层， 尤其银，金属氧化物和/或氮化硅，以及它们的结合物。利用合适的层排列，在所规定的波长范围中层的反射性能和吸收性能和发射率利用钝态层能够适应于具有层结构的层压玻璃板的要求。覆盖玻璃和基材玻璃的主要要求是它们的热膨胀系数和耐腐蚀性。尤其，碱金属元素氧化物和硼氧化物显著地影响该性能。简而言之，在覆盖玻璃或玻璃基片中氏03含量的提高一般导致热膨胀系数的下降。在玻璃组合物中碱金属元素氧化物如Li20、Na20、K20的增加一般导致平均热膨胀系数的提高。小重量比例的碱金属元素氧化物会提高耐腐蚀性，特别在水分和加热的影响下。覆盖玻璃和基材玻璃优选含有0 wt% - 16 wt%碱金属元素氧化物和5 wt% - 20 wt%化03。特别优选，覆盖玻璃和基材玻璃含有0. 1 wt% - 6 wt%碱金属元素氧化物和8 wt% - 15 wt% B2O3。相对于平均热膨胀系数而言的要求因此已调节。作为在基材玻璃，层状结构和覆盖玻璃之间的粘合促进层的至少一种聚合物层优选含有聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，聚氨酯(PU)，聚丙烯(PP)，聚丙烯酸酯，聚乙烯(PE)， 聚碳酸酯(PC)，聚甲基丙烯酸甲酯，聚氯乙烯，聚乙酸酯树脂，铸塑树脂，丙烯酸酯树脂 (Acrylate)，和/或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(Ethylenvinylacetat) (EVA)，以及它们的共聚物和/或它们的混合物。下面给出根据本发明的结构和作用机理，参考附图对本发明的解释。这些附图描绘
图1具有层结构的根据本发明的层压玻璃板， 图2层压玻璃板的优选实施方案， 图3层压玻璃板的球形描绘。图1描绘了根据本发明的层压玻璃板(I)的示例性实施方案。作为层状结构(3)， 将具有电致发光功能的层序施加于基材玻璃(4)上。层结构(3)的厚度是0.5-2 μ m。基材玻璃(4)是具有1.5 mm厚度的硼硅酸盐玻璃。平均热膨胀系数是44X ΚΤ Γ1，根据DIN ISO 7991所测量。作为覆盖玻璃(1)，使用具有6 mm厚度和50 X 10- -1的平均热膨胀系数的优化硼硅酸盐玻璃。基材玻璃(4)的平均热膨胀系数比覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数低exio—l·1。作为在层状结构⑶和覆盖玻璃⑴之间的层压体结构的聚合物层O)，使用具有大约800X 10- -1的热膨胀系数和0. 76 mm的厚度的从盐湖城的Huntsmarm公司获得的聚氨酯膜。层压玻璃板(I)的面积是1.5mX2.5 m。在层压玻璃板(I)中的机械应力是用Dassault Systems公司的模拟程序ABAQUS V. 6. 8计算的。最高应力和挠曲的计算是以-40°C至90°C的温度范围为基础的。在层压玻璃板(I)中的最高机械应力是以7 MPa 计算的；所得到的最大挠曲度是7mm。在所有的区域中，所得应力低于7 MPa0尤其，在层状结构(3)的区域中，没有导致层状结构层离的机械应力。根据现有技术的对比实施例涉及如下与本发明的层压玻璃板(I)不同的层压玻璃板。基材玻璃(4)是具有6 mm厚度的硼硅酸盐玻璃。平均热膨胀系数是32X KT7IT1,根据DIN ISO 7991所测量。作为覆盖玻璃(1)，使用具有10 mm厚度和90 X ΚΤ Γ1的平均热膨胀系数的钠钙玻璃。基材玻璃(4)的平均热膨胀系数比覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数低δδΧΚΓΓ1。在层压玻璃板(I)内的最高机械应力是以35 MI^计算的。所获得的最大挠曲度是67mm。在临界区域中，所得到的应力大于7 MPa0尤其，在层状结构(3)的内表面上，拉伸应力和压缩应力和因此剪切力会导致在界面上层状结构(3)的层离。图2描绘本发明的优选实施方案。在覆盖玻璃(1)上有钝态层( 。该钝态层(5) 含有红外辐射反射涂层。机械性能粗略地等同于图1的示例性实施方案。图3是层压玻璃板⑴的球形描绘。(L)是层压玻璃板⑴的最长边。层压玻璃板⑴的最高挠曲度(dz)应该小于或等于(L)的1/150，为的是防止层压玻璃板⑴的层离、变形或玻璃断裂。
表1显示了作为优选构型的其它示例性实施方案以及根据现有技术的对比例。层压玻璃板具有1. 5X2. 5 m2的面积。(CTE)表示平均热膨胀系数和(d)表示聚合物层或玻璃板的厚度。在层状结构内的最高机械应力的模拟结果表示为Sigma。挠曲度(dz)表示相对于平面，凸形的最高深度或凹形的高度。对于最高应力的测定，考虑_40°C至+90°C的温度范围。对于全部的实施例，0.76 mm厚度聚氨酯膜用作聚合物层O)。表2中结果显示了具有1. 1X1. 3 m2的面积的层压玻璃板的其它实施方案，
权利要求
1.层压玻璃板(1)，包括a)具有0.3毫米-25毫米的厚度的基材玻璃(4)，b)至少一个施加于基材玻璃(4)上的层状结构(3)，c)至少一个施加于层状结构(3)上的具有0.2毫米-10毫米的层厚度的聚合物层(2),d)在聚合物层( 上的具有1.3毫米-25毫米的厚度的覆盖玻璃(1)，其中基材玻璃的平均热膨胀系数是比覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数高了至多 ISXlO-7K-1或低了至多lSXKTr1，并且在-40°C至+90°C的温度范围中，层压玻璃板⑴的最高机械应力小于或等于7 MPa0
2.根据权利要求1的层压玻璃板(1)，其中基材玻璃(4)的平均热膨胀系数是 25 X IO-7IT1至80 X IO-7IT1和覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数是25X ΚΤΚ—1至80Χ ΚΤ Γ1。
3.根据权利要求1或2的层压玻璃板(1)，其中基材玻璃的平均热膨胀系数比覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数高了至多UXlO-7K-1或低了至多UXlO-7K-1,并且在-40°c 至+90°C的温度范围内，层压玻璃板(1)的最高机械应力小于或等于7 MPa0
4.根据权利要求1-3中一项的层压玻璃板(1)，其中基材玻璃的平均热膨胀系数比覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数高至多exicnr1或低至多exKTr1，并且在-40°c至 +90°C的温度范围内，层压玻璃板(1)的最高机械应力小于或等于7 MPa0
5.根据权利要求1-4中一项的层压玻璃板(1)，其中在-40°C至+90°C的温度范围内， 层压玻璃板(1)的最高挠曲度(dz)小于或等于16毫米。
6.根据权利要求1-5中一项的层压玻璃板(1)，其中基材玻璃(4)和覆盖玻璃(1)含有0 wt% - 18 wt%碱金属元素氧化物和5 wt% - 20 wt% B2O3,优选0. 1 wt% - 6 wt%碱金属元素氧化物和8 wt% - 15 wt%化03。
7.根据权利要求1-6中一项的层压玻璃板(1)，其中聚合物层( 含有聚乙烯醇缩丁醛(PVB)，聚氨酯(PU)，聚丙烯(PP)，聚丙烯酸酯，聚乙烯(PE)，聚碳酸酯(PC)，聚甲基丙烯酸甲酯，聚氯乙烯，聚乙酸酯树脂，铸塑树脂，丙烯酸酯树脂，和/或乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)，以及它们的共聚物和/或它们的混合物。
8.根据权利要求1-7中一项的层压玻璃板(1)，其中覆盖玻璃(1)另外包括钝态层 (5)，后者含有金属氧化物，银，金属氧化物，氮化硅，和/或氧化硅，以及它们的结合物。
9.根据权利要求1-8中一项的层压玻璃板(1)，其中层状结构(3)含有至少一个导电的和/或半导电的层。
10.根据权利要求1-9中一项的层压玻璃板(1)，其中层状结构(3)含有具有100 nm-20 μ m的层厚度的光活性层体系。
11.根据权利要求1-10中一项的层压玻璃板(1)，其中层状结构(3)含有具有500nm-2 mm层厚度的发光层体系。
12.根据权利要求1-11中一项的层压玻璃板(1)，其中层状结构(3)含有具有500nm-1 mm层厚度的电致发光层体系。
13.根据权利要求1-12中一项的层压玻璃板(1)，其中层状结构(3)含有具有5nm-50 nm层厚度的至少一个银层。
14.根据权利要求1-13中一项的层压玻璃板(1)作为电致发光窗玻璃以控制电磁辐射透过窗玻璃的用途。
15.根据权利要求1-13中一项的层压玻璃板(1)作为薄膜光致电压模块用于建筑行业、开放区域或机动车辆领域中的用途。
全文摘要
本发明涉及层压玻璃板(I)，包括a)具有0.3毫米-25毫米的厚度的基材玻璃(4)，b)至少一个施加于基材玻璃(4)上的层状结构(3)，c)至少一个施加于层状结构(3)上的具有0.2毫米-10毫米的层厚度的聚合物层(2)，d)在聚合物层(2)上的具有1.3毫米-25毫米的厚度的覆盖玻璃(1)，其中基材玻璃(4)的平均热膨胀系数比覆盖玻璃(1)的平均热膨胀系数高了至多18×10-7K-1或低了至多18×10-7K-1，并且在-40℃至+90℃的温度范围内层压玻璃板(l)的最高机械应力小于或等于7MPa。本发明进一步涉及层压玻璃板(l)的新用途。
文档编号C03C27/12GK102458836SQ201080026474
公开日2012年5月16日 申请日期2010年6月10日 优先权日2009年6月15日
发明者安德罗-韦登迈尔 A., C. 潘 D., 吉龙 J-C. 申请人:法国圣戈班玻璃厂