复杂弯曲玻璃制品的冷成形的制作方法

文档序号:16374010发布日期:2018-12-22 08:56阅读:240来源:国知局
复杂弯曲玻璃制品的冷成形的制作方法

本申请根据35u.s.c.§119要求对2016年4月27日提交的系列号为62/328,165的美国临时申请和2016年3月9日提交的系列号为62/305,795的美国临时申请的优先权权益,本文以每件临时申请的内容为基础并将它们全文通过引用的方式纳入本文中。

本公开的原理和实施方式一般涉及复杂弯曲的玻璃制品以及冷成形复杂弯曲的玻璃制品的方法。

背景技术

交通工具制造商正建造更好地连接、保护和安全告知当今的司机和乘客的内饰。随着产业向着自动驾驶发展,需要建造吸引人的大幅面显示器。在一些oem的新型号中,已经出现了朝向包含触摸功能的更大显示器发展的趋势。然而,这些显示器中的大多数由二维塑料盖板透镜组成。

由于汽车内饰产业和相关产业中的这些新兴趋势,需要开发低成本技术来制造三维透明表面。进一步的兴趣在于开发包括在不同方向上弯曲,同时在各弯曲之间保持完全独立的汽车内饰部件。

可以用于制造三维汽车内部显示表面的方法之一是利用塑料来制造。虽然可以在包括多轴弯曲的三维模具中对塑料材料进行成形,但是在许多方面,玻璃比塑料更有利。特别地,塑料材料在钝物冲击、一般磨损和uv暴露的过程中易于永久损坏。

三维玻璃表面常通过热成形工艺形成。该工艺还能够形成在不止一个方向上弯曲的三维汽车内部显示器。这样的玻璃弯曲方法涉及对玻璃片进行加热以及当玻璃片仍然处于在玻璃的软化温度或接近软化温度的高温状态时对玻璃片进行成形。

然而,由于涉及高温,热成形工艺耗能较大,并且这样的工艺使产品的成本显著增加。此外,需要在汽车内部显示表面上提供减反射涂层或其他涂层。利用汽相沉积技术在三维表面上均匀地提供所述涂层是极困难的,并且也增加了工艺成本。

冷成形工艺也可以被称为冷弯曲,其已经用于解决上述一些问题。然而,冷弯曲仅限于沿一个轴的弯曲或曲率。涉及在一点处具有相反曲率的互反曲面玻璃构造严格受限于大的弯曲半径(1m或更大),并且主要用于建筑或建造应用。冷弯曲过程诱导了永久应变,结果在玻璃板中形成了永久应力。

因此,需要可用于例如汽车内饰和其他应用的新型复杂弯曲的玻璃制品及其制造方法。



技术实现要素:

上述问题中的至少一个问题的解决方案涉及通过冷成形形成的具有复杂弯曲形状的玻璃制品。本公开的一个方面涉及已经通过冷成形工艺形成的复杂弯曲的玻璃制品。本公开的第二个方面涉及利用冷成形工艺形成复杂弯曲的玻璃制品的方法。根据一个或多个实施方式,冷成形工艺是使用预制件的冷弯曲工艺,所述预制件具有第一弯曲区域和第二弯曲区域,所述第一弯曲区域具有第一弯曲线段组,所述第二弯曲区域具有第二弯曲线段组,其中,所述第一弯曲线段和所述第二弯曲线段是独立的、不平行的、并且不相交。在各个实施方式中,所述玻璃制品是包含至少两个基材的层压件,并且冷成形工艺在用于形成层压件的任意一个基材的玻璃化转变温度以下的温度下进行。因此,本文所述的方法无需加热到玻璃的玻璃化转变温度或接近该温度,因而通过避免对玻璃基材进行加热操作而降低了制造时间和成本。

本公开的另一个方面涉及包含复杂弯曲的玻璃制品的交通工具内饰部件。本公开的另一个方面涉及包含交通工具内饰部件的交通工具。

以下列出了各个实施方式。应理解,下文列出的实施方式不仅可以如下文所列进行组合,还可根据本公开的范围以其他合适的组合形式进行组合。

附图说明

在结合附图考虑了以下具体实施方式后,本公开的实施方式的其他特征、它们的性质和各种优点将变得更加显而易见,附图同时也是申请人设想的最佳模式的说明,并且其中,在整个附图中,相同附图标记表示相同的部件,其中:

图1a是具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的透视图;

图1b是图1a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的另一个透视图;

图1c是图1a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的前视图;

图1d是图1a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的顶视图;

图1e是图1a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的侧视图;

图1f是图1a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的后透视图;

图1g是图1a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的后视图;

图2a是具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的另一个示例性实施方式的透视图;

图2b是图2a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的前视图;

图2c是图2a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的侧视图;

图2d是图2a所示的具有多个弯曲区域的预制件和玻璃制品的顶部透视图;以及

图3a-3f例示了在沿着不同的弯曲轴弯曲以提供多个弯曲区域之前的玻璃片的各个示例性实施方式。

具体实施方式

在描述本公开的多个示例性实施方式之前,应理解,本公开不限于以下描述中列出的构造或方法步骤的细节。本公开的描述能够具有其他实施方式,并且能够以各种方式实施或进行。

本说明书全文中提到的“一个实施方式”、“某些实施方式”、“各个实施方式”、一个或多个实施方式“或者”一种实施方式“意为结合实施方式描述的具体特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施方式中。因此,在说明书各处中出现的短语“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在各个实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在一种实施方式中”不一定都涉及本公开的同一个实施方式。此外,具体的特征、结构、材料或特性可以任何合适的方式组合在一个或多个实施方式中。

已经发现,冷成形工艺(例如冷弯曲)可通过使用预制件构造而用于制备复杂弯曲的玻璃制品,在所述预制件构造中,在第一方向上的一处弯曲独立于在第二方向上的第二弯曲。各处冷弯曲可以是单曲率或双曲率。在一个或多个实施方式中,冷弯曲是单曲率弯曲并且不具有任何交叉曲率。

如本文中所使用的,“冷成形”是指在比玻璃的玻璃化转变温度低的温度下对玻璃进行成形以具有弯曲或三维形状的工艺。因此,根据一个或多个实施方式,在冷成形工艺中,温度比玻璃的玻璃化转变温度低至少200℃。如本文将描述的,本公开中的玻璃制品是指经过了成形而具有多个弯曲区域的玻璃片。在一个或多个实施方式中,玻璃制品包括经受冷成形或经过冷成形的玻璃片。经过冷成形的玻璃片包括包含第一压缩应力的第一主表面和包含第二压缩应力的相对的第二主表面,其中,第一主表面大于第二压缩应力。

如在本文中使用的,“单曲率”弯曲是至少以具有单个曲率半径的部分圆柱形形状进行的弯曲。经过圆柱形弯曲的中心并且垂直于曲率半径的轴在本文中被指定为“弯曲轴”。位于制品的弯曲区域表面上且与弯曲轴平行的线段在本文中被指定为“弯曲线段”。由于弯曲线段平行于相关的弯曲轴,因此具有平行或非平行弯曲轴的各弯曲区域将分别具有平行或非平行的弯曲线段。

如在本文中所使用的,“双曲率”或“交叉曲率”弯曲由具有重叠弯曲轴的两个相互作用的单曲率产生,其中每个单曲率具有其自身的弯曲轴和曲率半径。这种构造包括同向曲面和互反曲面构造。在同向曲面构造中,弯曲区域的所有法向截面均为凹形或均为凸形,例如壳形或穹形构造。在互反曲面构造中,弯曲区域的一些法向截面会具有凸形形状而其他法向截面会具有凹形形状,例如鞍形构造。具有双曲率的制品的弯曲线段由于两个曲率的相互作用将会变弯。因此,双曲率中的两个相互作用的曲率的弯曲线段是相关的而非独立的。

如本文中所使用的,“弯曲区域”是指在一个或多个方向上弯曲的一部分制品。弯曲区域在该整个区域中具有非零曲率。弯曲区域可具有单曲率或双曲率。在一个或多个实施方式中,弯曲区域具有单曲率并且不具有任何交叉曲率。一个弯曲区域可以毗邻另一个弯曲区域或者可以毗邻平坦区域。

如本文中所使用的,“平坦区域”是指具有基本上为零的曲率或者具有为零的曲率的一部分制品。如本文中所使用的,“基本上为零的曲率”意为曲率半径大于约1m。平坦区域可位于两个或更多个弯曲区域之间。在一个或多个实施方式中,两个不毗邻的弯曲区域之间的最小距离为至少10毫米,因此,平坦区域扩展的距离为至少10毫米。示例性的平坦区域可扩展包含以下数值或由这些数值限定的范围的距离:10、15、20、25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900或950毫米,或者1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5米。

图1a-1g例示了具有多个弯曲区域的预制件200和玻璃制品100的一个示例性实施方式的各种视图。玻璃制品100包括第一部分105和第二部分110。第一部分105具有平坦区域115、弯曲区域120、弯曲区域125和平坦区域130。第二部分110具有平坦区域135、弯曲区域140和平坦区域145。弯曲区域120和125具有平行的弯曲轴(未示出),但是这些弯曲轴不与弯曲区域140的弯曲轴平行。类似地,弯曲区域120和125的弯曲线段(未示出)彼此平行,但是弯曲区域120和125的弯曲线段不与弯曲区域140的弯曲线段平行。弯曲区域120和125的弯曲线段还独立于弯曲区域140的弯曲线段并且不与其相交。由于弯曲区域120和125这两个区域的曲率在相反方向上,因此弯曲区域120和125形成了“s”形状。预制件200还具有对应于玻璃制品100的弯曲区域和平坦区域的弯曲区域和平坦区域。可使用夹具(未示出)来确保玻璃制品100采取预制件200的形状来弯曲。或者,在预制件200上的玻璃制品100的顶部上可放置互补预制件(未示出)以确保玻璃制品采取各预制件的形状来弯曲。下文论述对玻璃制品进行冷成形的其他技术。

图2a-2d例示了具有多个弯曲区域的预制件400和玻璃制品300的另一个示例性实施方式的各种视图。玻璃制品300包括第一部分305、第二部分310和第三部分370。第一部分305具有平坦区域315、弯曲区域320、弯曲区域325和平坦区域330。第二部分310具有弯曲区域335、平坦区域340、弯曲区域345、平坦区域350、弯曲区域355和平坦区域360。第三部分370具有平坦区域375、弯曲区域380、弯曲区域385和平坦区域390。弯曲区域320、325、380和385具有平行的弯曲轴(未示出),并且弯曲区域335、345和355具有平行的弯曲轴,但是弯曲区域320、325、380和385的弯曲轴不平行于弯曲区域335、345和355的弯曲轴。类似地,弯曲区域320、325、380和385的弯曲线段(未示出)是平行的,并且弯曲区域335、345和355的弯曲线段是平行的,但是弯曲区域320、325、380和385的弯曲线段不平行于弯曲区域335、345和355的弯曲线段。弯曲区域320、325、380和385的弯曲线段还独立于弯曲区域335、345和355的弯曲线段并且不与其相交。由于第一部分305中的弯曲区域320和325这两个区域的曲率在相反方向上,因此弯曲区域320和325形成了“s”形状。类似地,弯曲区域380和385在第三部分370中也形成了“s”形状。第二部分310也具有“s”形状,这是因为即使弯曲区域335、345和355被平坦区域340和350隔开,但是弯曲区域355的曲率与弯曲区域335和345的曲率在相反方向上。预制件400还具有对应于玻璃制品300的弯曲区域和平坦区域的弯曲区域和平坦区域。下文进一步详细论述使玻璃制品300采取预制件400的形状来弯曲的技术。

图3a-3f例示了在沿着不同的弯曲轴弯曲以提供多个弯曲区域之前的玻璃片的各个示例性实施方式。在图3a-f中的每幅附图中,虚线表示弯曲轴,而箭头代表弯曲方向。从图3a中可知,玻璃片可围绕基材的两个非平行弯曲轴弯曲,所述基材具有提供l形片材的两个部分。从图3b中可知,玻璃片可围绕基材的第一部分上的两个平行弯曲轴以及基材的第二部分中的第三弯曲轴弯曲,所述第三弯曲轴不与两个第一轴平行,所述第一部分和第二部分提供了t形基材。从图3c中可知,玻璃片可围绕一个部分中的两个平行弯曲轴,以及第二部分中的另一个弯曲轴和第三部分中的两个平行弯曲轴弯曲,第一部分、第二部分和第三部分提供了基本上为i形的基材。在图3c中,第二部分中的弯曲轴不与第一部分或第二部分中的弯曲轴平行。从图3d中可知,玻璃片可围绕两个平行弯曲轴和第三弯曲轴弯曲,所述第三弯曲轴不与基材的第一部分和第二部分上的两个第一轴平行,从而提供不对称的t形。另外,图3d显示出玻璃片在弯曲前不必是对称的。从图3e中可知,玻璃片可围绕基材的第一部分中的两个平行弯曲轴以及基材的第二部分中的第三弯曲轴弯曲,所述第三弯曲轴不与两个第一轴平行,所述第一部分和第二部分提供了t形基材。从图3f中可知,玻璃片可围绕三个非平行的弯曲轴弯曲。应理解,图3a-3f所示的构造仅是示例性而非限制性的,本公开的范围包括具有两个部分并且该两个部分具有多个弯曲区域的任何基材。

因此,本公开的一个方面涉及包含经过冷成形的、复杂弯曲的连续玻璃片的玻璃制品,所述玻璃片具有第一弯曲和第二弯曲,所述第一弯曲在玻璃片的第一部分中,其限定了第一弯曲区域并且具有第一弯曲线段组,所述第二弯曲在玻璃片的第二部分中,其限定了第二弯曲区域并且具有第二弯曲线段组,其中,所述第一弯曲线段和所述第二弯曲线段是独立的、不平行的、并且不相交。

在一个或多个实施方式中,玻璃片的厚度为7毫米或更小,例如在25毫米至5毫米的范围内。玻璃片的示例性厚度包括以下数值或由这些数值限定的范围:25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900或950微米,或者1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5毫米。

在一个或多个实施方式中,一处或多处弯曲的曲率半径大于20毫米,例如在大于25毫米至小于5米的范围内。示例性的弯曲半径包括以下数值或由这些数值限定的范围:25、30、35、40、45、50、55、60、65、70、75、80、85、90、95、100、110、120、130、140、150、200、250、300、350、400、450、500、550、600、650、700、750、800、850、900或950毫米,或者1、1.1、1.2、1.3、1.4、1.5、1.6、1.7、1.8、1.9、2、2.5、3、3.5、4、4.5或5米。每处弯曲与另一处弯曲可以具有相同或不同的曲率半径。

在一个或多个实施方式中,玻璃制品在第一弯曲区域处具有第一弯曲应力量值,在第二弯曲区域处具有第二弯曲应力量值,以及具有平坦区域应力量值,并且平坦区域应力量值与第一弯曲应力量值和第二弯曲应力量值相差至少1mpa。各弯曲区域与平坦区域之间的示例性应力量值差包括以下数值或由这些数值限定的范围:1、2、3、4、5、6、7、8、9、10、11、12、13、14、15、20、25、30、40、50、60、70、80、90或100mpa。对于每处弯曲,各弯曲区域与平坦区域之间的应力量值差可相同或不同。

在一个或多个实施方式中,玻璃制品可以包括经过强化的玻璃片(所述强化在将玻璃片成形成本文所述的玻璃制品的实施方式之前进行)。例如,玻璃片可以是经过热强化的、回火玻璃、经过化学强化的或经过这些强化组合来强化的。在一个或多个实施方式中,强化玻璃片具有压缩应力(cs)层,其从玻璃片的表面延伸至压缩应力层深度(dol)。

如本文中所使用的,“热强化(thermallystrengthened)”是指对制品进行热处理以改进制品的强度,并且“热强化”包括回火制品和加热强化(heat-strengthened)制品,例如回火玻璃和加热强化玻璃。回火玻璃涉及加速的冷却过程,这在玻璃中造成了较高的表面压缩和/或边缘压缩。影响表面压缩程度的因素包括空气淬火温度、体积以及形成至少10,000磅/平方英寸(psi)的表面压缩的其他变量。加热强化玻璃通过比回火玻璃慢的冷却来生成,这导致在表面处具有较低的压缩强度,并且加热强化玻璃的强度大致是退火玻璃或未经处理的玻璃的强度的两倍。

在化学强化的玻璃片中,在比玻璃网络可发生松弛的温度低的温度下,用较大的离子替换较小的离子可在玻璃表面上产生离子分布,这导致形成了应力分布。进入的离子的更大体积产生了从玻璃表面延伸的cs,且在玻璃的中心中产生了张力(中心张力,或者ct)。t

在强化玻璃片中,压缩应力深度通过以下近似关系(等式1)与中心张力相关:

其中,厚度是强化玻璃片的总厚度,并且压缩层深度(dol)是压缩应力深度。除非另外说明,否则中心张力ct和压缩应力cs在本文中用兆帕(mpa)表示,而厚度和层深度dol用毫米或微米表示。

在一个或多个实施方式中,强化玻璃片的表面cs可为300mpa或更大,例如400mpa或更大、450mpa或更大、500mpa或更大、550mpa或更大、600mpa或更大、650mpa或更大、700mpa或更大、750mpa或更大或者800mpa或更大。强化玻璃片的压缩层深度可以为15微米或更大、20微米或更大(例如25、30、35、40、45、50微米或更大),并且/或者中心张力可以为10mpa或更大、20mpa或更大、30mpa或更大、40mpa或更大(例如42mpa、45mpa或50mpa或更大)但小于100mpa(例如95、90、85、80、75、70、65、60、55mpa或更小)。在一个或多个特定的实施方式中,强化玻璃片具有以下参数中的一种或多种:大于500mpa的表面压缩应力、大于15微米的压缩层深度和大于18mpa的中心张力。

可通过离子交换工艺对本文所述的强化玻璃片进行化学强化。在离子交换工艺中,通常通过将玻璃片浸没到熔融盐浴中一段预定的时间,使得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,熔融盐浴的温度为约375℃至约450℃,并且预定的时间在约4小时至约8小时。在一个实例中,玻璃片中的钠离子被熔融浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子替换,但是原子半径更大的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中较小的碱金属离子。在另一个实例中,玻璃片中的锂离子被熔融浴中的钾和/或钠离子替换,所述熔融浴可以包括硝酸钾、硝酸钠或其组合,但是原子半径更大的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以替换玻璃中较小的碱金属离子。根据具体的实施方式,玻璃片中的较小碱金属离子可以被ag+离子替换。类似地,其他碱金属盐,例如但不限于硫酸盐、磷酸盐、卤化物等,可以用于离子交换工艺。

在化学强化基材中,使用商购仪器,例如鲁机欧有限公司(luceoco.,ltd.,日本东京)制造的fsm-6000等,通过表面应力计(fsm)来确定cs和dol,测量cs和层深度的方法描述于astm1422c-99,题为《用于化学强化平坦玻璃的标准规格》(standardspecificationforchemicallystrengthenedflatglass)和astm1279(1979)《用于退火的、加热强化的、及完全回火的平坦玻璃中的边缘和表面应力的非破坏性光弹性测量的标准测试方法》(standardtestmethodfornon-destructivephotoelasticmeasurementofedgeandsurfacestressesinannealed,heat-strengthened,andfully-temperedflatglass),其全文通过引用结合入本文。表面应力测量依赖于应力光学系数(soc)的精确测量,其与玻璃的双折射相关。soc进而可使用本领域已知的那些方法来测定,例如纤维和四点弯曲法、以及大圆柱体法,纤维和四点弯曲法描述于astm标准c770-98(2008),题为《玻璃应力-光学系数测定的标准测试方法》(standardtestmethodformeasurementofglassstress-opticalcoefficient),其全文通过引用结合入本文。

用于玻璃制品的材料可以是各种各样的。用于形成玻璃制品的玻璃片可以是无定形制品或晶体制品。根据一个或多个实施方式,无定形玻璃片可选自钠钙玻璃、碱金属硅铝酸盐玻璃、含碱金属硼硅酸盐玻璃和碱金属铝硼硅酸盐玻璃。晶体玻璃片的实例可包括玻璃陶瓷、蓝宝石或尖晶石。玻璃陶瓷的实例包括li2o-al2o3-sio2体系(即las体系)玻璃陶瓷;mgo-al2o3-sio2体系(即mas体系)玻璃陶瓷;包含晶相的玻璃陶瓷,所述晶相为以下物质中的任意一种或多种的晶相:富铝红柱石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝。

可以使用各种不同的方法来提供玻璃片。例如,示例性的玻璃片成形方法包括浮法玻璃工艺和下拉工艺,例如熔合拉制和狭缝拉制。由浮法玻璃工艺制造的玻璃片可以光滑表面为特征,且均匀的厚度通过使熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来制造。在一个示例性工艺中,将熔融玻璃进料到熔融锡床表面上,形成浮动玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动,温度逐渐降低直至玻璃带固化成可从锡中上提举至辊上的固体玻璃片。一旦离开浴,玻璃片可进一步冷却并退火以降低内部应力。

下拉工艺生产具有均匀厚度的玻璃片,该玻璃片具有较原始的表面。因为玻璃片的平均挠曲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更高的初始强度。当进一步对该高强度玻璃片进行强化(例如化学强化)时,所得到的强度可高于表面已经进行过磨光和抛光的玻璃片的强度。可将下拉玻璃片拉制到小于约2毫米的厚度。另外,下拉的玻璃片具有非常平坦、光滑的表面,这种表面可用于玻璃片的最终应用而不需要进行昂贵的研磨和抛光。

熔合拉制工艺使用例如拉制罐,该拉制罐具有用来接收熔融玻璃原料的通道。通道具有堰,其沿着通道两侧上通道的长度在顶部开放。当用熔融材料填充通道时,熔融玻璃从堰溢流。在重力的作用下,熔融玻璃作为两片流动玻璃膜从拉制罐的外表面流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸,使得它们在拉制罐下方的边缘处汇合。这两片流动玻璃膜在该边缘处汇合以熔合并形成单个流动玻璃片。熔合拉制法的优点在于:由于溢出通道的两片玻璃膜熔合在一起,因此所得到的玻璃片的任一外表面均不与设备的任意部件接触。因此,熔合拉制玻璃片的表面性质不受这类接触的影响。

狭缝拉制工艺与熔合拉制法不同。在狭缝拉制工艺中,向拉制罐提供熔融原料玻璃。拉制罐的底部具有开放狭缝,其具有使狭缝长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过该狭缝/喷嘴,以连续片的形式向下拉制并进入退火区。

现将描述用于玻璃片的示例性组合物。一种示例性玻璃组合物包含sio2、b2o3和na2o,其中,(sio2+b2o3)≥66摩尔%,并且na2o≥9摩尔%。在一些实施方式中,合适的玻璃组合物还包含k2o、mgo和cao中的至少一种。在一个特定的实施方式中,玻璃组合物可包含61-75摩尔%sio2、7-15摩尔%al2o3、0-12摩尔%b2o3、9-21摩尔%na2o、0-4摩尔%k2o、0-7摩尔%mgo以及0-3摩尔%cao。

另一种示例性的玻璃组合物包含:60-70摩尔%sio2;6-14摩尔%al2o3;0-15摩尔%b2o3;0-15摩尔%li2o;0-20摩尔%na2o;0-10摩尔%k2o;0-8摩尔%mgo;0-10摩尔%cao;0-5摩尔%zro2;0-1摩尔%sno2;0-1摩尔%ceo2;小于50ppm的as2o3;以及小于50ppm的sb2o3;其中12摩尔%≤(li2o+na2o+k2o)≤20摩尔%并且0摩尔%≤(mgo+cao)≤10摩尔%。

另一种示例性的玻璃组合物包含:63.5-66.5摩尔%sio2;8-12摩尔%al2o3;0-3摩尔%b2o3;0-5摩尔%li2o;8-18摩尔%na2o;0-5摩尔%k2o;1-7摩尔%mgo;0-2.5摩尔%cao;0-3摩尔%zro2;0.05-0.25摩尔%sno2;0.05-0.5摩尔%ceo2;小于50ppm的as2o3;以及小于50ppm的sb2o3;其中14摩尔%≤(li2o+na2o+k2o)≤18摩尔%并且2摩尔%≤(mgo+cao)≤7摩尔%。

在一个具体的实施方式中,碱金属硅铝酸盐玻璃组合物包含氧化铝、至少一种碱金属,且在一些实施方式中包含大于50摩尔%sio2,在其他实施方式中包含至少58摩尔%sio2,而在其他实施方式中包含至少60摩尔%sio2,其中比值((al2o3+b2o3)/∑改性剂)>1,其中,在该比值中,各组分以摩尔%表示且改性剂是碱金属氧化物。在具体的实施方式中,这一玻璃组合物包含:58-72摩尔%sio2、9-17摩尔%al2o3、2-12摩尔%b2o3、8-16摩尔%na2o和0-4摩尔%k2o,其中比值((al2o3+b2o3)/∑改性剂)>1。

在另一个实施方式中,玻璃制品可以包括包含以下物质的碱金属硅铝酸盐玻璃组合物:64-68摩尔%sio2、12-16摩尔%na2o、8-12摩尔%al2o3、0-3摩尔%b2o3、2-5摩尔%k2o、4-6摩尔%mgo以及0-5摩尔%cao,其中:66摩尔%≤sio2+b2o3+cao≤69摩尔%;na2o+k2o+b2o3+mgo+cao+sro>10摩尔%;5摩尔%≤mgo+cao+sro≤8摩尔%;(na2o+b2o3)-al2o3≤2摩尔%;2摩尔%≤na2o-al2o3≤6摩尔%;并且4摩尔%≤(na2o+k2o)-al2o3≤10摩尔%。

在一个替代性的实施方式中,玻璃片可以包括含有以下物质的碱金属硅铝酸盐玻璃组合物:2摩尔%或更高的al2o3和/或zro2,或者4摩尔%或更高的al2o3和/或zro2。

在一些实施方式中,用于玻璃制品的组合物可配料有0-2摩尔%的选自下组的至少一种澄清剂,所述组包含na2so4、nacl、naf、nabr、k2so4、kcl、kf、kbr和sno2。

玻璃制品可以是单片玻璃片或层压件。根据本公开的一个或多个实施方式,层压件是指被中间层[例如聚(乙烯醇缩丁醛)(pvb)]隔开的相对的玻璃基材。形成层压件部分的玻璃片可如上所述经过强化(化学强化、热强化和/或机械强化)。因此,根据一个或多个实施方式所述的层压件包括被中间层结合在一起的至少两个玻璃片,其中第一玻璃片限定外层并且第二玻璃片限定内层。在交通工具应用(例如汽车窗玻璃)中,内层暴露于交通工具或汽车内部而外层面向汽车的外部环境。在交通工具应用(例如汽车内饰)中,不暴露内层并且将内层放置在下面的支承件上(所述支承件例如显示器、仪表盘、中控台、仪器面板、座椅靠背、座椅前部、底板、门面板、车身柱、扶手等),而将外层暴露于交通工具或汽车内部。在建筑应用中,内层暴露于建筑、房间或家具内部而外层面向建筑、房间或家具的外部环境。在一个或多个实施方式中,层压件中的玻璃片通过中间层结合在一起,所述中间层例如选自下组的聚合物中间层:聚乙烯醇缩丁醛(pvb)、乙烯乙酸乙烯酯(eva)、聚氯乙烯(pvc)、离聚物和热塑性聚氨酯(tpu)。

本公开的另一个方面涉及对本文所述的复杂弯曲的玻璃制品进行冷成形的方法。在各个实施方式中,冷成形涉及围绕预制件弯曲连续的玻璃片,所述预制件具有第一弯曲区域和第二弯曲区域,所述第一弯曲区域具有第一弯曲线段组,所述第二弯曲区域具有第二弯曲线段组,其中,所述第一弯曲线段和所述第二弯曲线段是独立的、不平行的、并且不相交。

用于对复杂弯曲的玻璃制品进行冷成形的非限制性示例技术包括:

·将玻璃片放置在两个互补的预制件之间,并且使粘合剂在玻璃片与两个预制件中的一个预制件之间。例如,图1a-1g和2a-2d所示的任何一种预制件可包括互补预制件,并且可通过施加力使两个预制件向着彼此移动来对各预制件之间的玻璃片进行冷成形。可使用机械力——例如蜗轮、液压力、气动力或提供适当力的其他合适的方式——来提供这种力,以使玻璃片采取模具的形状。将该夹心结构压制在一起以使玻璃片采取由两个预制件形成的模具形状。

·在玻璃片外周上附接由金属(例如铝、钢等)制成的薄框架。使用弯曲或扭转仪器向框架提供形状,框架进而使玻璃弯曲。成形的玻璃及其金属框架可以与本文所述的玻璃制品相同的方式用作单个制品。

·将玻璃片滑到具有凹槽的框架中,使得玻璃滑入以采取所需形状。

·使用辊、导销或真空使玻璃片符合预制件的形状。

·将玻璃片卡到预制件上的夹具中。

在一个或多个实施方式中,在低于玻璃化转变温度的温度下进行冷成形。示例性的温度包括室温(例如约21℃)或稍高的温度,例如小于200℃的温度。在一个或多个实施方式中,在冷成形期间的温度小于或等于以下温度中的任意一个温度:300、250、200、150、140、130、120、110、100、90、80、70、60、50、55、50、45、40、35、30、25或20℃。在一个或多个实施方式中,在与玻璃的玻璃化转变温度相关的某个温度下进行冷成形,例如比玻璃化转变温度低至少10、20、30、40、50、60、70、80、90、100、150、200、250、300、350、400、450、500、600、700、800、900或1,000℃。

在一个或多个实施方式中,根据冷成形工艺形成至少一处弯曲,并且根据另一种工艺(例如热成形工艺)形成至少一处弯曲。在替代性实施方式中,根据冷成形工艺形成全部弯曲。

在一个或多个实施方式中,两处或更多处的弯曲均根据冷成形工艺形成,但是各弯曲是在相继的冷成形工艺中引入而不是同时形成两处弯曲。在其他实施方式中,在同一个冷成形工艺期间同时形成全部弯曲。

根据本公开的另一个方面,交通工具内部部件包括本文所述的复杂弯曲的玻璃制品。示例性的交通工具包括:机动车辆,例如摩托车、汽车、卡车、公共汽车;有轨车辆,例如火车和有轨电车;水运工具,例如轮船和船艇;航空器,例如飞机和直升机;以及航天器。在一个或多个实施方式中,交通工具是汽车。交通工具内部部件还可包括支承表面上的玻璃制品。示例性的交通工具内部部件包括显示器、中控台、仪表盘、门面板、车身柱、底板、扶手和仪表组盖板。支承表面可包括但不限于织物、皮革、聚合物、木材、金属及其组合。玻璃制品可具有一层或多层涂层,例如防眩光涂层、减反射涂层、疏油涂层、抗刮擦涂层或油墨涂层。玻璃制品在相对的表面上可具有不同涂层,例如第一表面上的油墨涂层和第二表面上的减反射涂层。

根据本公开的一个或多个实施方式,玻璃仪表组盖板包括本文所述的复杂弯曲的玻璃制品。根据一个或多个实施方式,交通工具的仪表组覆盖能够使操作者操作交通工具的各种显示器和指示器。其中包括多个仪表,非限制性实例包括速度表、里程表、转速表、油压表、燃料表等。此外,交通工具的仪表组可以包括用于系统故障和警告的指示器。仪表组为交通工具操作者提供集中且易于观看的位置来显示所有关键的系统信息。如本文所使用的,“仪表组盖板”包括覆盖仪表板仪表组和/或中控台的盖板,其可以包括其他部件,例如收音机、gps、加热器控制器等。

本公开的另一个方面涉及包含舱和内部的交通工具,所述内部包括含有本文所述的复杂弯曲的玻璃制品的交通工具内部部件。

应理解,本公开至少还提供了以下实施方式:

第1个实施方式涉及一种包含经过冷成形的、复杂弯曲的连续玻璃片的玻璃制品,所述玻璃片具有第一弯曲和第二弯曲,所述第一弯曲在玻璃片的第一部分中,其限定了第一弯曲区域并且具有第一弯曲线段组,所述第二弯曲在玻璃片的第二部分中,其限定了第二弯曲区域并且具有第二弯曲线段组,其中,所述第一弯曲线段和所述第二弯曲线段是独立的、不平行的、并且不相交。

在第2个实施方式中,第1个实施方式包括以下特征:玻璃片的第一部分包括第一弯曲区域,并且玻璃片的第二部分包括第二弯曲区域。

在第3个实施方式中,第2个实施方式包括以下特征:第一部分具有多个弯曲区域,所述多个弯曲区域具有多个第一部分弯曲轴,其中,第一部分弯曲轴中的至少两个弯曲轴平行。

在第4个实施方式中,第3个实施方式包括以下特征:第二部分具有多个弯曲区域,所述多个弯曲区域具有多个第二部分弯曲轴,其中,第一部分弯曲轴中的至少两个弯曲轴平行。

在第5个实施方式中,第4个实施方式包括以下特征:第一部分包括s曲线。

在第6个实施方式中,第5个实施方式包括以下特征:第二部分包括s曲线。

在第7个实施方式中,第6个实施方式包括以下特征:第一弯曲区域和第二弯曲区域由平坦区域隔开,所述平坦区域在至少10毫米的距离内不弯曲。

在第8个实施方式中,第1个实施方式包括以下特征:玻璃制品在第一弯曲区域处具有第一弯曲应力量值,在第二弯曲区域处具有第二弯曲应力量值,以及具有平坦区域应力量值,并且平坦区域应力量值与第一弯曲应力量值和第二弯曲应力量值相差至少1mpa。

在第9个实施方式中,第8个实施方式包括以下特征:平坦区域应力量值与第一弯曲应力量值和第二弯曲应力量值相差至少10mpa。

在第10个实施方式中,第1个实施方式包括以下特征:玻璃片具有第一表面和第二表面以及由第一表面和第二表面限定的厚度,所述厚度在25微米至5毫米的范围内。

在第11个实施方式中,第1个实施方式包括以下特征:第一弯曲和第二弯曲中的至少一处弯曲的曲率半径大于25毫米且小于5米。

在第12个实施方式中,第11个实施方式包括以下特征:第一弯曲和第二弯曲的曲率半径均大于25毫米且小于5米。

在第13个实施方式中,第1个实施方式包括以下特征:玻璃片具有第一表面和第二表面,其中,第一弯曲在第一表面处的第一弯曲压缩应力大于在第二表面处的第一弯曲压缩应力,并且其中,第二弯曲在第一表面处的第二弯曲压缩应力大于在第二表面处的第二弯曲压缩应力。

在第14个实施方式中,第1至13个实施方式包括以下特征:玻璃制品包括强化玻璃基材,所述强化玻璃基材选自层压玻璃基材、化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材及其组合。

在第15个实施方式中,第1至14个实施方式包括以下特征:玻璃片包括可离子交换的碱金属硅铝酸盐玻璃组合物。

在第16个实施方式中,第1至14个实施方式包括以下特征:玻璃片包括可离子交换的碱金属铝硼硅酸盐玻璃组合物。

在第17个实施方式中,第1至16个实施方式包括以下特征:玻璃片包括化学强化玻璃基材,并且在外部区域中,离子交换到层深度(dol),所述层深度在从玻璃基材的外表面到约10微米至约90微米的范围内。

在第18个实施方式中,第17个实施方式包括以下特征:外部区域的压缩应力(cs)量值在300mpa至1000mpa的范围内。

在第19个实施方式中,第18个实施方式包括以下特征:cs在600mpa至约1000mpa的范围内。

在第20个实施方式中,第1至19个实施方式包括以下特征:所述玻璃制品选自建筑玻璃基材、交通工具内部玻璃基材和电器玻璃基材。

第21个实施方式涉及一种交通工具内部部件,其包括如第1至19个实施方式中的任一个实施方式所述的玻璃制品。

在第22个实施方式中,第21个实施方式包括以下特征:所述交通工具内部部件具有支承表面和在支承表面上的玻璃制品。

在第23个实施方式中,第22个实施方式包括以下特征:所述交通工具内部部件选自显示器、中控台、仪表盘、门面板、车身柱、底板、扶手和仪表组盖板。

在第24个实施方式中,第22个实施方式包括以下特征:所述玻璃制品还包括防眩光涂层、减反射涂层、疏油涂层、抗刮擦涂层和油墨涂层中的一种或多种。

在第25个实施方式中,第22个实施方式包括以下特征:支承表面包括织物、皮革、聚合物、木材、金属及其组合。

第26个实施方式涉及包含舱和内部的交通工具,所述内部包括第20至25个实施方式中任一个实施方式所述的交通工具内部部件。

第27个实施方式涉及一种包含经过冷成形的、复杂弯曲的连续玻璃片的汽车内部部件,所述玻璃片具有第一部分和第二部分,所述第一部分具有第一弯曲,所述第一弯曲限定了具有第一弯曲线段组的第一弯曲区域,所述第二部分具有第二弯曲,所述第二弯曲限定了具有第二弯曲线段组的第二弯曲区域,其中,第一弯曲线段和第二弯曲线段是独立的、不平行的并且不相交,第一部分和第二部分中的至少一个部分包括在至少10毫米的距离内不弯曲的平坦区域,并且所述玻璃制品在第一弯曲区域处具有第一弯曲应力量值,在第二弯曲区域处具有第二弯曲应力量值,以及具有平坦区域应力量值,并且平坦区域应力量值与第一弯曲应力量值和第二弯曲应力量值相差至少1mpa。

第28个实施方式涉及一种形成复杂弯曲的玻璃制品的方法,所述方法包括围绕预制件对连续的玻璃片进行冷成形,所述预制件具有第一弯曲区域和第二弯曲区域,所述第一弯曲区域具有第一弯曲线段组,所述第二弯曲区域具有第二弯曲线段组,其中,所述第一弯曲线段和所述第二弯曲线段是独立的、不平行的、并且不相交。

在第29个实施方式中,第28个实施方式包括以下特征:玻璃片具有玻璃化转变温度,并且冷成形在低于玻璃化转变温度的温度下进行。

在第30个实施方式中,第29个实施方式包括以下特征:冷成形在小于200℃的温度下进行。

在第31个实施方式中,第29个实施方式包括以下特征:在进行冷成形前的玻璃片所具有的形状包括第一部分和第二部分,所述第一部分和第二部分相交以形成连续玻璃片。

在第32个实施方式中,第31个实施方式包括以下特征:在进行冷成形前的玻璃片所具有的形状选自l形、t形、i形、c形、h形、v形和x形。

在第33个实施方式中,第32个实施方式包括以下特征:冷成形在第一部分中沿着第一弯曲轴赋予第一弯曲,并且在第二部分中沿着第二弯曲轴赋予第二弯曲。

在第34个实施方式中,第33个实施方式包括以下特征:冷成形在第一部分中沿着多个第一部分弯曲轴赋予多处弯曲,其中第一部分弯曲轴中的至少两个弯曲轴平行。

在第35个实施方式中,第34个实施方式包括以下特征:冷成形在第二部分中沿着多个第二部分弯曲轴赋予多处弯曲,其中第二部分弯曲轴中的至少两个弯曲轴平行。

在第36个实施方式中,第35个实施方式包括以下特征:在冷成形后,第一部分包括s曲线。

在第37个实施方式中,第36个实施方式包括以下特征:在冷成形后,第二部分包括s曲线。

在第38个实施方式中,第33个实施方式包括以下特征:在冷成形后,第一部分和第二部分中的至少一个部分包括平坦区域,所述平坦区域在至少10毫米的距离内不弯曲。

在第39个实施方式中,第38个实施方式包括以下特征:玻璃制品在第一弯曲区域处具有第一弯曲应力量值,在第二弯曲区域处具有第二弯曲应力量值,以及具有平坦区域应力量值,所述平坦区域应力量值与第一弯曲应力量值和第二弯曲应力量值相差至少1mpa。

在第40个实施方式中,第39个实施方式包括以下特征:平坦区域应力量值与第一弯曲应力量值和第二弯曲应力量值相差至少10mpa。

在第41个实施方式中,第33个实施方式包括以下特征:玻璃片具有第一表面和第二表面,其中,第一弯曲在第一表面处的第一弯曲压缩应力大于在第二表面处的第一弯曲压缩应力,并且其中,第二弯曲在第一表面处的第二弯曲压缩应力大于在第二表面处的第二弯曲压缩应力。

在第42个实施方式中,第28个实施方式包括以下特征:玻璃片具有第一表面和第二表面以及由第一表面和第二表面限定的厚度,所述厚度在25微米至5毫米的范围内。

在第43个实施方式中,第28个实施方式包括以下特征:第一弯曲和第二弯曲中的至少一处弯曲的曲率半径大于25毫米且小于5米。

在第44个实施方式中,第28个实施方式包括以下特征:第一弯曲和第二弯曲的曲率半径均大于25毫米且小于5米。

在第45个实施方式中,第28个实施方式包括以下特征:所述玻璃片在冷成形之前是经过涂层涂覆的。

在第46个实施方式中,第28个实施方式包括以下特征:所述涂层包括防眩光涂层、减反射涂层、疏油涂层、抗刮擦涂层和油墨涂层中的一种或多种。

在第47个实施方式中,第28至46个实施方式包括以下特征:玻璃制品包括强化玻璃基材,所述强化玻璃基材选自层压玻璃基材、化学强化玻璃基材、热强化玻璃基材及其组合。

在第48个实施方式中,第28至47个实施方式包括以下特征:玻璃片包括可离子交换的碱金属硅铝酸盐玻璃组合物。

在第49个实施方式中,第28至47个实施方式包括以下特征:玻璃片包括可离子交换的碱金属铝硼硅酸盐玻璃组合物。

在第50个实施方式中,第28至49个实施方式包括以下特征:玻璃片包括化学强化玻璃基材,并且在外部区域中,离子交换到层深度(dol),所述层深度在从玻璃基材的外表面到约10微米至约90微米的范围内。

在第51个实施方式中,第28至46个实施方式包括以下特征:外部区域的压缩应力(cs)量值在300mpa至1000mpa的范围内。

在第52个实施方式中,第51个实施方式包括以下特征:cs在600mpa至约1000mpa的范围内。

在第53个实施方式中,第28至57个实施方式包括以下特征:所述玻璃制品选自建筑玻璃基材、交通工具内部玻璃基材和电器玻璃基材。

尽管本文已结合具体的实施方式对本公开进行了描述,但是应当理解,这些实施方式仅是用于说明本公开的原理和应用。对本领域的技术人员而言显而易见的是,可以对本公开的方法和设备进行各种修改和变动而不偏离本公开的精神和范围。因此,本公开旨在包括在所附权利要求书及其等同内容范围内的修改和变化。

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