轻量混合玻璃层叠件的制作方法
【专利摘要】一种玻璃层叠件，其包括外部玻璃片，内部玻璃片和在所述外部和内部玻璃片之间形成的聚合物中间层。所述外部玻璃片包括化学-强化玻璃片且厚度小于1毫米，所述聚合物中间层的厚度小于1.6毫米，所述内部玻璃片是非化学-强化玻璃片且厚度小于2.5毫米。
【专利说明】轻量混合玻璃层叠件
[0001]相关申请交叉参考
[0002]本申请根据35U.S.C.§119要求2011年6月24日提交的美国临时申请登记N0.61/500，766的优先权，以及根据35。5.(:.§ 120要求2011年9月28日提交的美国申请登记N0.13/247182的优先权，本文以这些申请为基础并将其全文通过引用纳入本文。
[0003]背景
[0004]本发明总体涉及玻璃层叠件，更具体的，涉及混合玻璃层叠件，其包括化学-强化的外部玻璃板和非化学-强化的内部玻璃板。这种混合层叠件的特征是重量轻、消音性能好，且抗冲性高。更具体的，公开的混合层叠件满足用于非挡风玻璃应用的可商业化应用冲击测试标准。
[0005]玻璃层叠件可以在建筑和运输应用，包括在轿车、机动车辆和飞机中用作窗户和窗用玻璃。本文所用窗用玻璃是壁或者其他结构的透明或半透明部分。用于建筑和汽车应用的窗用玻璃的常见类型包括透明和有色玻璃，包括层叠玻璃。包括用塑化聚乙烯醇缩丁醛片(PVB)分开的相对玻璃片的层叠窗用玻璃，例如可用作窗户、挡风玻璃，或者天窗。在某些应用中，希望具有高机械强度和声音衰减性质的玻璃层叠件，从而在提供安全阻挡的同时降低来自外部声源的声音。
[0006]在许多交通工具应用中，燃料经济性是交通工具重量的函数。因此，希望降低此类应用中窗用玻璃的重量，而不降低强度和声音衰减特性。关于这一点，对于玻璃层叠件来说，下述是优选的:相对于外部冲击事件例如蓄意强行进入或与石头或冰雹接触时具有机械牢固性，又能适当 的耗散由内部冲击事件如与乘坐者的接触(如在碰撞中)造成的能量(和裂纹)。鉴于前文所述，需要薄的、轻量窗用玻璃，该窗用玻璃具有与较厚较重窗用玻璃相比拟的耐久性和消音性能。
[0007]概述
[0008]根据本发明的一方面，玻璃层叠件包括外部玻璃片，内部玻璃片和在所述外部和内部玻璃片之间形成的聚合物中间层。为了最优化所述玻璃层叠件的冲击性能，所述外部玻璃片包括化学-强化玻璃且厚度小于或等于I毫米，所述内部玻璃片包括非化学-强化玻璃且厚度小于或等于2.5毫米。在实施方式中，所述聚合物中间层(如聚乙烯醇缩丁醛或PVB)的厚度小于或等于1.6毫米。公开的混合玻璃层叠件构造可优选的分散由冲击引起的应力。例如，公开的混合玻璃层叠件可提供优异的、响应外部冲击事件的抗冲性和抗破裂性，又能适当的耗散响应内部冲击事件的能量和裂纹。
[0009]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，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的本发明而被认识。
[0010]应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都提出了本发明的实施方式，目的是提供理解要求保护的本发明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本发明的原理和操作。[0011]附图简要说明
[0012]根据实施方式，图1是一种示例性平面混合玻璃层叠件的示意图；以及
[0013]根据实施方式，图2是一种示例性弯曲混合玻璃层叠件的示意图。
[0014]详细描述
[0015]本文公开的玻璃层叠件构造成包括外部化学-强化玻璃片，和内部非化学-强化玻璃片。如本文所限定，当使用所述玻璃层叠件时，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包括所述玻璃层叠件的结构或交通工具(如汽车)的内部(客舱)。
[0016]图1显示了示例性玻璃层叠件。所述玻璃层叠件100包括外部玻璃片110，内部玻璃片120，和聚合物中间层130。所述聚合物中间层可分别与每一外部和内部玻璃片直接物理接触(如，层压至其上)。所述外部玻璃片110包括外部表面112和内部表面114。类似的，所述内部玻璃片120包括外部表面122和内部表面124。如示例性实施方式所示，所述外部玻璃片110的内部表面114和所述内部玻璃片120的内部表面124各自分别与所述聚合物中间层130接触。
[0017]使用中，希望玻璃层叠件能抗拒响应外部冲击事件的裂纹。但是，响应内部冲击事件如所述玻璃层叠件被交通工具的乘坐者撞击时，希望所述玻璃层叠件将乘坐者保持在所述交通工具中，且耗散冲击时的能量以最 小化损伤。模拟发生于交通工具内部冲击事件的ECE R43人头模型测试，是要求所述层叠窗用玻璃响应具体的内部冲击而断裂的常规测试。
[0018]无意受限于理论，当玻璃片/聚合物中间层/玻璃片层叠件的一板被冲击时，被冲击玻璃片的相对面以及相对玻璃片的外部表面都处于拉伸状态中。玻璃片/聚合物中间层/玻璃片层叠件在双轴负载下计算的应力分布表明:负载率低时，被冲击玻璃片的相对面的拉伸应力量级相当于(或甚至稍微大于)相对玻璃片的外部表面所经受的拉伸应力量级。但是，当负载率高时(这通常也是汽车中经受的冲击的特点)，相对玻璃片的外部表面所经受的拉伸应力量级远远大于被冲击玻璃片的相对面的拉伸应力量级。如本文所公开，通过将混合玻璃层叠件构造成包括化学-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和内部玻冲击事件的抗冲性。
[0019]合适的内部玻璃片是非化学-强化玻璃片如钠钙玻璃。可选的，所述内部玻璃片可进行热强化。在使用钠钙玻璃作为非化学-强化内部玻璃片的实施方式中，可使用常规的装饰材料和方法(如玻璃料釉和丝网印刷)，这可简化玻璃层叠件的制造工艺。可将有色钠钙玻璃接合进入混合玻璃层叠件，从而获得电磁谱中所需的透过率和/或衰减。
[0020]可以通过离子交换法来对合适的外部玻璃片进行化学强化。在该方法中，通常将玻璃片在熔盐浴中浸没一段预定的时间，玻璃片表面上或者表面附近的离子与盐浴的较大金属离子发生交换。在一个实施方式中，所述熔融盐浴的温度约为430°C，预定的时间约为8小时。较大离子结合到玻璃中，在近表面区域产生压缩应力，从而强化玻璃片。在玻璃的中心区域产生相应的拉伸应力，平衡了所述压缩应力。
[0021]适用于形成混合玻璃层叠件的可离子交换玻璃的例子是碱性铝硅酸盐玻璃或者碱性铝硼硅酸盐玻璃，但是也考虑其他玻璃组成。本文所用的“可离子交换”是指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。一种示例性玻璃组成包含Si O2^B2O3和Na2O，其中(Si02+B203)≤66摩尔%并且Na2O≤9摩尔％。在一个实施方式中，玻璃片包含至少6重量％的氧化铝。在另一个实施方式中，玻璃片包含一种或多种碱土金属氧化物，且碱土金属氧化物的含量至少为5重量％。在一些实施方式中，合适的玻璃组分还包含K20、MgO和CaO中的至少一种。在一个特定的实施方式中，玻璃可以包含 61-75 摩尔 ％Si02、7-15 摩尔 ％A1203、0_12 摩尔 ％B203、9_21 摩尔 ％Na20、0_4 摩尔 ％K20、0_7摩尔％MgO、以及0-3摩尔％CaO。
[0022]在其他实施方式中，适于形成混合玻璃层叠件的玻璃组分还包含:60-70摩尔 ％Si02、6-14 摩尔 ％A1203、0-15 摩尔 ％B203、0-15 摩尔 ％Li20、0-20 摩尔 ％Na20、0-10 摩尔 ％K20、0-8 摩尔 ％Mg0、0-10 摩尔 ％Ca0、0-5 摩尔 ％Zr02、0_l 摩尔 ％Sn02、0_l 摩尔 ％Ce02、小于 50ppmAs2O3 和小于 50ppm Sb2O3,其中 12 摩尔 ％ ≤(Li2O + Na2(HK2O)≤ 20 摩尔 ％，O 摩尔 % ((MgO+CaO) ( 10 摩尔 ％。
[0023]另一示例性玻璃组分包括:63.5-66.5摩尔%Si02、8_12摩尔%A1203、0_3摩尔 %B203、0-5 摩尔 %Li20、8-18 摩尔 %Na20、0_5 摩尔 %K20、1_7 摩尔 %Mg0、0_2.5 摩尔 ％CaO、0-3 摩尔 ％Zr02、0.05-0.25 摩尔 %Sn02、0.05-0.5 摩尔 %Ce02、小于 50ppm 的 As2O3' 以及小于50ppm 的 Sb2O3 ;其中 14 摩尔 % ( (Li20+Na20+K20) ( 18 摩尔 ％，2 摩尔 % ( (MgO+CaO) ( 7
摩尔％。
[0024]在一个【具体实施方式】中，碱性铝硅酸盐玻璃包含氧化铝、至少一种碱金属以及，在一些实施方式中大于50摩尔％的SiO2,在另一些实施方式中至少为58摩尔％的SiO2,以及
在其他实施方式中至少为60摩尔％的SiO2，其中比例
【权利要求】
1.一种玻璃层叠件，其包括外部玻璃片，内部玻璃片和在所述外部玻璃片和内部玻璃片之间形成的聚合物中间层，其中 所述外部玻璃片包括化学-强化玻璃片、厚度小于或等于I毫米； 所述聚合物中间层的厚度小于或等于1.6毫米；以及 所述内部玻璃片包括非化学-强化玻璃片、厚度小于或等于2.5毫米。
2.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述外部玻璃片包括一种或多种碱土金属氧化物，使碱土金属氧化物的含量至少为约5重量％。
3.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述外部玻璃片包含至少约6重量％的氧化铝。
4.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述外部玻璃片的厚度为约0.5 -.0.7毫米之间.
5.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述聚合物中间层包含单一聚合物片、多层聚合物片或者复合聚合物片。
6.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述聚合物中间层包括声学级别聚乙烯醇缩丁醛。
7.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述聚合物中间层的厚度为约.0.4-1.2毫米之间。
8.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述内部玻璃片包括钠钙玻璃。
9.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述内部玻璃片包括热强化玻璃。
10.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述内部玻璃片的厚度为约1.5毫米。
11.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述玻璃片的总厚度小于3毫米。
12.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述玻璃片的总厚度小于2.5毫米。
13.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述玻璃片的总厚度为约2.2毫米。
14.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述玻璃层叠件的面积大于lm2。
15.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，所述玻璃层叠件的曲率半径至少为2m ο
16.如权利要求1所述的玻璃层叠件，其特征在于，冲击外部玻璃片时的头部伤害标准(HIC)值大于冲击内部玻璃片时的头部伤害标准(HIC)值。
17.—种汽车窗用玻璃,其包含如权利要求1所述的玻璃层叠件。
【文档编号】C03C27/12GK103619582SQ201280030862
【公开日】2014年3月5日 申请日期:2012年6月11日 优先权日:2011年6月24日
【发明者】T·M·克利里, M·J·摩尔 申请人:康宁股份有限公司