专利名称：制造异形层合玻璃板的方法
技术领域：
本发明涉及一种制造异型层合玻璃板的方法，所说的异型层合玻璃板包括被层合在两块异型玻璃片之间的例如热塑性塑料簿膜的中间层。更具体地说，至少一块玻璃片在其与中间层相贴的表面上涂有水基硅酸盐涂料。
汽车的层合玻璃窗，例如，防风罩，通常包括围绕窗边缘表面的不透明的边界。这个障碍带使从外面看不到处在防风罩边缘后面的粘合剂或其它固定装置。这些边界通常是由在合适的有机溶剂中的金属或金属氧化物与玻璃粉的混合物形成的陶瓷釉质组合物。
在某些情况下，当防风罩被装在汽车上时，这些边界被设置在暴露于汽车内部的玻璃表面上。当作为成对的玻璃片之一的玻璃穿过下垂弯曲炉(the sagbending furnace)时，已被涂在该未弯曲玻璃上的涂料被烧熔到其表面上，所述的成对的玻璃片在层合前被下垂弯曲在一起。
从耐用性考虑，现在更希望的是，在层合产品中将这些边界设置在贴靠中间层的玻璃片表面上。在Harrison等人的美国专利US 4644139中，公开了一种设置这样的边界的方法。它包括将二块玻璃片下垂弯曲在一起而在弯曲时使携带不透明带的外层玻璃片的最终的内表面在最上面。在使玻璃片冷却后，将塑料中间层放置在内层玻璃片上，然后将外层玻璃片放在中间层上使不透明带与中间层接触。最后，将二层玻璃片粘结到中间层上。该发明的一个缺点在于，由于异形玻璃的曲率增加，二层玻璃片相合之后不大可能相配形成合适的复合防风罩。另一种常用的制造带有陶瓷涂料边界的层合防风罩方法，如Nikodem等人的美国专利US 4786784中所述，包括二个焙烧步骤，第一步是熔化涂料并将其熔合到玻璃表面，第二步是成形玻璃模板。这些方法由于要求二次焙烧玻璃，增加了玻璃产生光学畸变的可能性。一般来说，在这样的方法中，陶瓷涂料被敷施到防风罩二模板之一上然后进行干燥以除去有机组分，焙烧使涂料熔化到模板上，而模板处于“平板”状态。在涂料上施加隔离剂之后，将此模板与防风罩的另一模板配对，将被涂敷的表面安排在模板对内侧并将此模板对焙烧并弯曲到希望的最终形状。待此二模板冷却后将它们分开，然后洗去隔离剂，最后将中间层如聚乙烯醇缩丁醛层合在该模板对之间。在这种方法中，在玻璃弯曲期间存在因涂料熔化而将二块玻璃片粘在一起的增大的危险性。应该意识到，涂料的加热与将玻璃弯曲到其最终形状不在同一个步骤中进行，因为涂料含有在烘烤温度时会形成气体反应产物的有机组分。在玻璃弯曲期间所说的气体不能从二层玻璃片之间的间隙中逸出。
Gillner等人的美国专利US 5324373公开了一种制造这样的防风罩的改进方法。它包括涂敷一块防风罩模板，然后，在涂料干燥后，将此模板以涂敷面向外方式配对。随后，将此模板对焙烧进行预弯曲到部分成型并加热涂料。然后用隔离剂涂覆涂料并以涂敷面在内的形式再组合模板对。将再组合的模板对装在弯曲夹具上并再焙烧以完成成型过程。然后洗去冷却模板对的隔离剂并与处于其间的中间层一起层合。此方法是复杂的并且需要二次焙烧玻璃从而增加了光学畸变的可能性。
本发明是一种制造层合玻璃的异形玻璃板的方法，该层合玻璃包括一内层玻璃片、一中间层、和一外层玻璃片。所说的方法包括以下步骤在一块玻璃片的至少一部分的贴靠中间层的表面上配置一层硅酸盐水基涂料；在低于玻璃软化点的温度下干燥此涂料以基本上去掉涂料中的水分并固化涂料；将外层与内层玻璃片叠放在一起以使贴靠中间层的二玻璃片表面彼此接近并平行；在至少为约550℃的温度下将外层和内层玻璃片同时弯曲成最终形状；冷却外层和内层玻璃片。
根据本发明的方法，其优点在于能简单地生产出带有印涂涂料，例如，带有不透明涂料边界的内表面的层合异形玻璃窗诸如汽车防风罩。本发明的方法能以比现有技术方法更简单和更有效的方式制造畸变小的玻璃窗。
下面将参照附图以实施例的形式对本发明作进一步的说明，其中，
图1是在其上具有不透明涂料的玻璃模板的示意图。
图2是在玻璃弯曲操作前，一块组装在另一块上的二块玻璃模板的端视图。
图3是图2的二块玻璃模板在完成弯曲操作后的示意图。
如以上公开的，本发明的制造方法被用来提供例如汽车防风罩或后窗(backlite)的层合玻璃的异形玻璃板。此层合玻璃包括一内层玻璃片、一中间层例如塑料如聚乙烯醇缩丁醛、和一外层玻璃片。此层合玻璃在一块玻璃片的贴靠中间层的至少一部分表面上带有一层水基硅酸盐涂料。优选的是，此涂料是不透明涂料并且以围绕玻璃片的整个周边的边界形式被提供。所说的不透明区的作用是防止从汽车外部看到诸如仪表板以下或头部(headline)以上的部分，否则由于防风罩在汽车内的位置和安装方式这些部位是可见的。最现代化的汽车其上有不透明区。这些区域可各别地处于不同位置，例如在防风罩顶部和底部或在其两侧。
在此方法中所使用的涂料是水基硅酸盐涂料。此方法的优选的水基涂料包括作为主要成分的硅酸盐，例如，硅酸钾或硅酸钠，作为染色剂的金属氧化物如氧化铜，在该情况下为涂料提供黑色，以及水。此类的许多水基硅酸盐涂料是市场上可购买到的，其中之一是CERAM-VUETM(Industrial ControlDevelopment Inc，Vancouver，WA)，它是这一类的黑色硅酸盐涂料。按照此公开的内容，在本发明方法中另外一些有用的水基涂料对本领域的技术人员来说是显而易见的。在本发明方法中更优选的水基硅酸盐涂料被公开在Boaz的申请号为415951，申请日为1995年3月24日的题目为“玻璃片用水基涂料”的美国专利申请中，这一专利与本发明一起被转让给本申请人。它包括硅酸钠、水、细的金属氧化物颜料、和作为粘合促进剂的氧化锌。
根据本发明的公开内容，下面提供作为制造如防风罩那样的具有二块玻璃片与在其间的中间层并在贴靠中间层的部分玻璃片上涂敷涂料的异形层合玻璃板的方法的优选的实施方案的说明。尽管涂料可以被涂敷在一块玻璃片的一部分上，但是如果需要的话，它可以被涂在二块玻璃的贴靠中间层的表面上。此说明不是为了对本发明方法更宽的原理作限制，并且虽然使用优选的材料来说明本发明的方法，但是这并不意味在所说的方法中不能使用其他材料。
被示于图1中的、由玻璃片制成的玻璃模板10在周边部分上带有一层水基硅酸盐涂料。此玻璃模板(或玻璃片)10当它被安装在汽车中时是面朝向外的。一般说，当内外二块玻璃模板通过层合的中间层被层合在一起时，外层玻璃模板的尺寸大于面朝汽车内的玻璃模板(内层玻璃模板)的尺寸。根据一个实施方案，涂料12被涂敷在第一块玻璃模板10的表面，该表面在模板10被层合到第二块玻璃模板上而形成层合防风罩时与中间层相接触。在本技术领域中，模板10的两个表面通常被称为表面#1和表面#2。表面#1是在防风罩被安装在汽车内时的处在最外边的表面而表面#2是与中间层相接触的表面。虽然如上所说涂料可被设置在外层玻璃模板的表面#2上，但是也可以或同时还设置在内层玻璃模板的在组合好的防风罩中与中间层相接触的表面(#3)上。优选是将涂料设置在#3表面上。涂料可以用任何方式涂敷，例如，辊涂、刷涂、或网板印刷，优选为网板印刷。
为了最佳地涂敷涂料，最好在涂料周围保持潮湿的环境。可以通过例如申请号为US 08/295574，申请日为1994年8月25日，题目为“向玻璃上涂敷涂料的设备与方法”的美国专利申请中所公开的发明方法来保持所述的潮湿环境，该发明与本发明共同转让给本申请人。在本发明方法的几个例子中，其中所用的硅酸盐水基涂料处于作为共同转让的以上公开的发明的范围内，涂料被涂敷时其周围的湿度最好保持在80±5％RH。为了实施本发明的方法并不是必须要保持湿润环境。按照本公开，最优环境条件的选择属于本领域技术人员的技术范围之内。
然后使涂料经受高温，如通过红外(infra red)炉或微波炉，以除掉涂料中几乎所有的水份并固化涂料。此步骤在温度低于玻璃的软化点以下进行，具体的温度并不是关键。优选使用适中的温度，例如，低于400℃的温度，更优选为在100～200℃之间。由于水是被除掉的唯一的挥发性组分，因此在驱逐水份之后，可以使用低于玻璃软化点的适中温度使涂料固化。这与使用传统的有机溶剂基玻璃涂料的一些方法相反，为了固化它们要求高得多的温度，即，高于玻璃软化点的温度。在一个实施方案中，当以上公开的涂料以15微米厚度被涂敷到模板上时，在红外炉中在约200°F温度下完成涂料干燥需时为约1分钟，而在微波炉中相应时间为少于1分钟。对于干燥和固化涂料层所需的时间而言，涂料层的厚度并不是关键性的。根据本公开，干燥和固化涂料层的最佳参数对本领域的技术人员是显而易见的。
在干燥步骤后，涂料被结合到玻璃模板的选定表面以使该涂料如果用工具或其他擦刮器也不会从玻璃上被刮掉。结合很结实足以使玻璃模板在经受处理时和从一个操作转入到另一操作时不会损坏涂敷的不透明区。
现参见附图2。根据本发明的方法，接着，将第二玻璃模板14(具有表面#3和#4)和第一玻璃模板10放置在一起(在图2和3中仅显示端视图)，以使贴靠中间层的玻璃模板表面(#2和#3)相互接近并平行。第二玻璃模板14一般比第一玻璃模板10短。当防风罩被安装在汽车内时第二玻璃模板14面向汽车内部。更具体地说，被安装的防风罩的内层模板的表面#4是朝向汽车内部的最内面。随后在至少约为550℃的高温下，通过例如弯曲玻璃的任何可用的方法，将外层和内层模板同时弯曲成最终形状。弯曲玻璃的温度优选为在约550℃和650℃之间。一种常用的方法包括图2和3中所示的夹具。在这种方法中，玻璃模板对的弯曲可以通过将模板对10、14放在如图2和3所示的弯曲夹具16上来进行。然后将装有模板对的夹具放入到通常用数字18表示的玻璃弯曲室中。如现有技术所熟知的那样，此弯曲室是一个狭长的小室，玻璃弯曲装置缓慢地穿过其中。当弯曲装置穿过小室时，玻璃模板10、14被加热到高温而引起它们弯曲或下垂成为与成型表面或与图3所示的玻璃弯曲装置相一致的形状。由此玻璃片被弯曲成适当的形状而形成层合防风罩。它们在图2和3中的彼此相对位置是与其在制成的防风罩中的彼此相对位置相同的。
在如图3中所示将第一和第二玻璃模板弯曲之后，将它们冷却并使其彼此分离。在弯曲操作期间，不透明区12被焙烧结合到玻璃表面而成为玻璃表面的更永久性的一部分。如果所说的窗是用作电热防风罩或用作后窗(backlite)的加热栅板的话，那么玻璃模板还可以带有导电涂层和接线夹等等。更具体地说，这样的窗可包含印上和烘烤上的加热导体和施加在外层玻璃片的贴靠中间层的表面上的导电多层装置。在这种情况下，在冷却步骤之后，将二层玻璃片分开，然后将导电的多层装置施加到外玻璃片的贴靠中间层的表面上。
为了形成层合防风罩，应将中间层(在图中未示出)插入到弯曲玻璃模板10、14之间。通常所用的中间层是本技术领域中熟知的聚乙烯醇缩丁醛。此后，以公知的标准层合操作将二块玻璃模板层合而形成层合玻璃防风罩。
下面的实施例用于描述本发明的方法，并介绍发明人所认为的最佳实施方案，但是它并不构成对本发明的限制。
实施例此例是根据本发明方法的一种实施方案的实施例。如以上所披露的那样，在制造防风罩的工艺中，将制造防风罩所用的二块模板的表面标示为#1～#4，即依次为从汽车外面的#1到汽车内部的#4。从平板玻璃片中切出长和短的模板。将黑色硅酸盐涂料(硅酸钠、氧化铜颜料、水和氧化锌)网板印刷在短模板的表面#3的周边上。使用微波炉在约100℃干燥此涂料。微波炉不加热玻璃。将长和短模板配套并组合在一起以使涂料处于该模板对的内部。将该模板对装在弯曲夹具上并穿过玻璃退火炉并加热到约575℃而将该模板对弯曲到所需要的形状。在该模板对冷却后，将二块模板分离、洗涤、干燥。
将一层聚乙烯醇缩丁醛置于二模板(#2和#3)之间并将此带有中间层的模板对在约为150℃的高温和压力约为275lbs/in2下热压而将乙烯基键合到二表面而形成层合的防风罩。
权利要求
1.一种制造层合玻璃的异形玻璃板的方法，所说的层合玻璃包括一内层玻璃片(14)、一中间层(12)、和一外层玻璃片(10)，所说的方法包括以下步骤在一块玻璃片的至少一部分的贴靠中间层的表面上提供一层硅酸盐水基涂料；在低于所说的玻璃的软化点的温度下干燥所说的涂料以基本上去掉涂料中的水分并固化所说的涂料；将所说的外层与内层玻璃片(10，14)叠放在一起使贴靠所说的中间层(12)的所说的二玻璃片的表面彼此相接近并平行；在至少为约550℃的高温下将所说的外层和内层玻璃片(10，14)同时弯曲成最终形状；以及冷却所说的外层和内层玻璃片。
2.一种制造具有一内层玻璃片和一外层玻璃片以及一热塑性塑料簿膜中间层的层合玻璃的异形汽车玻璃板的方法，包括以下步骤在一块玻璃片的至少一部分的贴靠中间层的表面上提供一层水基硅酸盐涂料；在低于约400℃的温度下干燥所说的涂料以基本上去掉存在于涂料中的水分并固化所说的涂料；将所说的外层与内层玻璃片叠放在一起使贴靠所说的中间层的所说的二玻璃片的表面彼此相接近并平行；在至少为约550℃的高温下将所说的外层和内层玻璃片同时弯曲成最终形状；以及冷却所说的外层和内层玻璃片。
3.根据权利要求1或2的方法，其中所说的弯曲步骤是使用玻璃弯曲夹具进行的。
4.根据权利要求3的方法，其中所说的玻璃弯曲夹具具有与外层玻璃片表面的最终形状相应的弯曲表面。
5.根据权利要求1或2的方法，其中所说的玻璃板是汽车窗，并且中间层是热塑性塑料簿膜。
6.根据权利要求5的方法，其中所说的热塑性塑料簿膜是聚乙烯醇缩丁醛。
7.根据权利要求1的方法，其中还包括在内层和外层玻璃片之间层合中间层的步骤以形成所说的板。
8.根据权利要求1的方法，其中所说窗是汽车防风罩和/或汽车后窗。
9.根据权利要求1或2的方法，其中所说的干燥步骤包括使所说的涂料在红外炉或微波炉中进行干燥。
全文摘要
本发明涉及一种制造包括一内层玻璃片、一诸如热塑性塑料的中间层、和一外层玻璃片的异形层合玻璃板的方法。该方法包括以下步骤:在一块玻璃片的至少一部分的贴靠中间层的表面上提供一层硅酸盐水基涂料;在适中的温度下干燥此涂料以去掉涂料中的水分并固化涂料;将外层与内层玻璃片叠放在一起使贴靠中间层的二玻璃片的表面彼此相接近并平行;在高温下将外层和内层玻璃片同时弯曲成最终形状;以及冷却外层和内层玻璃片。
文档编号B32B17/10GK1179130SQ96192649
公开日1998年4月15日 申请日期1996年3月19日 优先权日1996年3月19日
发明者普雷马卡兰·塔克·博阿兹 申请人:福特汽车公司