本申请根据35U.S.C.§120要求于2012年7月12日提交的美国专利申请系列号13/547092的优先权权益，本文以该申请为基础并将其全部内容结合于此。
技术领域
本发明总体涉及层压的结构和制造层压的结构的方法，具体来说，涉及层压的结构，其包括使用粘附层粘附到金属板的薄或超薄玻璃板以及制造层压的结构的方法，所述方法包括下述步骤：使用粘附层将玻璃板连接到金属板。
背景技术：
已知提供具有包括金属板外部壳体的各种设备，例如电器。例如，通常较薄的金属板用作电器的外部壳体表面。这样，金属板提供保护，同时保持电器的外部外观。
技术实现要素：
在一种示例实施方式中,一种层压的结构包括金属板和薄的玻璃板，该玻璃板包括小于600微米的厚度T1。所述层压的结构还包括粘附层，其将玻璃板连接到金属板。所述粘附层包括小于或等于约300微米的厚度T2。
在一种示例实施方式中,所述玻璃板的厚度T1是约300微米或更小,250微米或更小,约200微米或更小,150微米或更小例如从约50微米-约300微米。又在另一种示例实施方式中,玻璃板包括选自下组的玻璃：钠钙玻璃,硼硅酸盐和碱土硼铝硅酸盐。又在另一种示例实施方式中,粘附层的厚度T2是约20微米-约75微米,例如从约25微米-约50微米,或者25微米或更小,100微米或更小,或者300微米或更小。又在另一种示例实施方式中,粘附层的厚度T2是1.5mm或更小。在另一种示例实施方式中,所述粘附层是基本上透明的。透明的粘附层可以是无色的、有颜色的或者提供有装饰性图案(patter)或印记。在另一种示例实施方式中,所述粘附层是半透明的或甚至不透明的，且可为任何颜色或提供有装饰性图案或印记。又在另一种示例实施方式中,所述金属板包括钢。在其它示例实施方式中,所述金属板的厚度T3为约0.5mm-约2mm。
在另一种示例实施方式中,一种制造层压的结构的方法包括提供金属板的步骤(I)和提供薄的玻璃板的步骤(II)，该玻璃板包括小于600微米的厚度T1。所述方法还包括步骤(III)：使用粘附层将玻璃板连接到金属板以形成层压的结构。在将玻璃板连接到金属板之后，粘附层包括小于或等于约300微米的厚度T2。在一种示例实施方式中,步骤(III)包括将玻璃板连接到金属板，从而将在步骤(II)中提供的玻璃板的形状改变成基本上匹配在步骤(I)中提供的金属板的形状。在另一种示例实施方式中,步骤(III)包括弯曲玻璃板来紧贴金属板的形状。又在另一种示例实施方式中,在步骤(III)之后，还包括将层压的结构弯曲成所需形状的步骤。在其它示例实施方式中,步骤(II)提供的玻璃板的厚度T1是约300微米或更小,例如从约50微米-约300微米。又在另一种示例实施方式中,步骤(II)提供的玻璃板具有选自下组的玻璃：钠钙玻璃,硼硅酸盐和碱土硼铝硅酸盐。又在其它示例实施方式中,步骤(III)提供的粘附层的厚度T2为约20微米-约75微米。
在另一种示例实施方式中,一种制造层压的结构的方法包括提供厚度为约0.5mm-约2mm金属板的步骤(I),和提供薄的玻璃板的步骤(II)，该玻璃板包括从约50微米-约300微米的厚度T1。所述方法还包括步骤(III)：使用粘附层将玻璃板连接到金属板以形成层压的结构。在将玻璃板连接到金属板之后，粘附层包括小于或等于约300微米的厚度T2。在一种示例实施方式中,步骤(III)包括将玻璃板连接到金属板，从而将在步骤(II)中提供的玻璃板的形状改变成基本上匹配在步骤(I)中提供的金属板的形状。在另一示例实施方式中,步骤(III)提供的粘附层的厚度T2为约20微米-约75微米。
附图说明
参照附图，阅读本发明的以下详细描述，可以更好地理解本发明的这些方面、特征和优点以及其他的方面、特征和优点，其中：
图1是包括根据本发明的方面的层压的结构的柜子的示意图；
图2是沿着图1的线2-2的柜子的横截面视图，显示了包括作为柜子壁的一部分的层压的结构；
图3是构造成层压在一起以形成第一示例性层压的结构的玻璃板,金属板和粘附层的横截面视图；
图4是图3的玻璃板、金属板和粘附层层压在一起以形成第一示例性层压的结构的视图；
图5是构造成层压在一起以形成第二示例性层压的结构的玻璃板,金属板和粘附层的横截面视图；
图6是图5的玻璃板、金属板和粘附层层压在一起以形成第二示例性层压的结构的视图；
图7是流程图，显示了制造层压的结构的示例方法；
图8显示了在厚度为700微米的、包括玻璃板的层压的结构上进行的破碎测试的结果；
图9显示了在厚度为100微米的、包括玻璃板的层压的结构上进行的破碎测试的结果；和
图10显示了各种层压的结构构造在不同破碎能量下的百分比失效的图。
具体实施方式
在此将参照附图更完整地描述本发明，附图中给出了本发明的示例性的实施方式。只要有可能，在所有附图中使用相同的附图标记来表示相同或类似的部分。但是，本发明可以以许多不同的方式实施，不应被解读成局限于在此提出的实施方式。这些示例性的实施方式使得说明透彻而完整，能够向本领域技术人员完全地展示本发明的范围。
根据本发明的方面，层压的结构可用于多种应用。例如,层压的结构可用于各种建筑应用，例如壁板、装饰面板、柜子安装、墙面装饰或其他建筑应用。在其它示例中，层压的结构可用于家具物品和/或家用电器。例如,层压的结构可包括作为柜子或其它家具和/或家用电器的外部面板。例如，图1显示了包括根据本发明的方面的层压的结构103的柜子101的示意图。在一种实施方式中，可将柜子101包括进入用于储存的壁单元。在另一种实施方式中，柜子可为冷冻的。例如,柜子101可包括冰箱和/或冷冻库，但还可替代地提供各种其它非冷冻的示例。
图2显示了只是一种示例的沿着图1的线2-2的示例横截面，其中层压的结构包括作为冷冻柜子(例如冰箱和/或冷冻库)的盖子的一部分。实际上,如图2所示,层压的结构103可任选地使用粘合剂201安装到绝缘层203例如膨胀的聚苯乙烯。此外,冷冻的柜子的内部腔室可由内部表皮205限定,例如塑料形成的表皮构造成形成内部腔室的内部表皮。
在其它实施例中，可为层压的结构103提供各种其它构造和不必要求基底材料例如所示的绝缘层203和/或内部表皮205。实际上，有些实施例可使用层压的结构103来提供所用的整个构造。
如图2所示，层压的结构可包括金属板207，其可包括各种金属类型和/或各种厚度和构造。例如,金属板207可包括钢、铝或其它金属类型。在一特定实施例中，所述金属板可包括不锈钢。不锈钢可具有合适的应用，用于外部面板构造，提供所需的保护同时随时间耐腐蚀。在其它实施例中，可将金属与保护性或装饰性膜预层压，或者进行装饰或预处理例如阳极电镀铝。可处理金属的表面用于装饰目的，例如可刷、酸蚀刻、喷砂处理钢或铝板，从而为金属板表面提供装饰性图案或外观。
取决于特定应用，金属板207可包括各种厚度。较薄的金属板可用于应用中来降低材料成本和/或层压的结构的重量，同时仍然提供足够的耐变形性。在其它实施例中，较厚的金属板可用于应用，其中需要其它支架来保持层压的结构的机械整体性。在一些实施例中,厚度可从25规格(Gauge)金属板(例如,约0.5mm)最高达12规格金属板(即,约2mm)变化。这样，参考图2，金属板207的厚度T3可为约0.5mm-约2mm，但取决于特定应用可提供其它的厚度。
根据本发明的方面，金属板207还可具有各种构造。例如,如图3所示,金属板207可包括基本上平面的金属板构造，其包括第一基本上平坦的外部表面301和基本上平坦的内部表面302。如图所示，在一些实施例中,平坦的表面301,302可基本上相互平行以限定其间的厚度T3，该厚度T3在整个部分例如基本上所有的金属板207上保持基本上恒定。尽管没有显示，基本上平坦的表面301,302可相对于相互之间倾斜，从而厚度T3沿着整个金属板207不是基本上相同的。
在替代实施例中，图5和6显示了替代的层压的结构501，其包括金属板503，该金属板503具有类似于针对如图2-4所示的金属板207所讨论的各种金属类型和/或各种厚度。但是，如图5和6所示，金属板503可包括替代构造，其可沿着至少一部分的金属板不是平坦的。对于示例性示例，金属板503可具有沿着X-轴延伸的波动，例如如图1所示的层压的结构103的宽度“W”。附加的或可选的，金属板503还可包括类似的例如相同的沿着Y-轴延伸的波动，例如如图1所示的层压的结构103的高度“H”。这样,在一些实施例中,金属板503可包括弯曲的金属板503，其具有沿着玻璃板的X-轴和/或Y-轴延伸的弯曲的部分。在一些实施例中,可沿着X-轴和/或Y-轴提供单一阵列的弯曲。在其它实施例中,可沿着X-轴和/或Y-轴提供弯曲矩阵。此外，在其它实施例中，可提供单一弯曲的表面和/或多个弯曲的表面。
参考图5，金属板503可包括具有多个弯曲507的外部表面505，其包括可为下文更加全面讨论的各种值范围的半径“Rm”。金属板503还可包括跟随外部表面505的内部表面509来限定其间的厚度T3，该厚度T3沿着一部分例如基本上整个金属板503上保持基本上恒定。在其它实施例中，厚度T3可沿着金属板503变化。例如,内部表面509可为基本上平坦的而外部表面505包括弯曲的表面。在这种实施例中，内部表面509的基本上平坦的性质，可允许安装在类似的基本上平坦的安装元件上，同时仍然暴露具有所需弯曲的特征的外部表面505。
还如图2所示，层压的结构103可包括金属板209，其可包括各种金属类型和/或各种厚度和构造。在一实施例中，玻璃板209可来自各种玻璃家族，包括钠钙玻璃,硼硅酸盐和碱土硼铝硅酸盐，但在其它实施例中可使用其它类型的玻璃板。为了取得50微米-300微米的玻璃厚度,可使用各种玻璃成形方法，例如狭缝拉制或熔合拉制法。例如，熔合拉制法可提供来获得原始的表面。在一些实施例中,显示器质量的玻璃板可用来提供在金属板207,503的外部表面301,505上的透明外罩。提供显示器质量的玻璃可允许保留金属板的外部表面的美学外观。同时,玻璃板209可有助于保持金属板207,503的外部表面301,505的原始表面质量。实际上，因为将保护性玻璃板和金属板层压在一起，可避免刮擦、污泥或其它缺陷。
在一些实施例中,玻璃板209可包括小于600微米的厚度T1,例如约300微米或更小,250微米或更小,约200微米或更小,150微米或更小,例如约50微米-约300微米。提供较薄的玻璃板可降低材料成本、减少光学折射，且可有助于层压过程。可使用各种技术来产生玻璃板209。例如，可使用熔合下拉技术、熔合上拉技术、狭缝拉制技术或其它方法可用来提供玻璃带，该玻璃带可加工成具有所需尺寸构造的玻璃板。
还如图2-6所示，玻璃层压件结构还包括粘附层211，其将玻璃板209连接到金属板207,503。粘附层包括小于或等于约300微米的厚度T2,例如从约20微米-约200微米,例如从约20微米-约100微米,例如从约20微米-约75微米,例如从约25微米-约50微米，但在其它实施例中可使用其它厚度。如下文所更加全面描述，具有减少厚度的粘附层211可增强层压的结构的强度。
粘附层211可包括光学无色的粘合剂以形成基本上透明的粘附层211，但在其它实施例中，可提供不透明的或可能有颜色的粘附层。提供基本上透明的粘附层211可允许清楚地观看金属板207,503的外部表面301,505。
现在描述用于制造层压的结构的方法。图7表示了示例方法的步骤，应理解所示步骤可以不同的顺序实施，除非另有说明。此外，可提供没有显示的附加步骤，除非另有说明。如图7所示，所述方法可任选地起始于701，具有提供金属板207,503的步骤703。在一实施例中，金属板207包括基本上平坦的金属板。在其它实施例中，金属板207可形成有弯曲的表面，其具有含各种构造的弯曲507。如上所述,金属板207,503可包括各种厚度T3,例如,约0.5mm-约2mm，但在其它实施例中可提供其它厚度。
所述方法还可包括提供玻璃板209的步骤705，该玻璃板209包括小于600微米的厚度T1,例如从约300微米或更小,例如约50微米-约300微米。可为玻璃板209提供选自各种玻璃家族的玻璃包括钠钙玻璃,硼硅酸盐和碱土硼铝硅酸盐，但在其它实施例中可使用其它类型的玻璃组合物。
所述方法还可包括下述步骤：使用粘附层将玻璃板连接到金属板以形成层压的结构。例如,如通过图7中的步骤707所参考和如图5所示,将玻璃板209连接到金属板503的步骤可包括在玻璃板209的内部表面511上提供粘附层211。附加的或可选的,可将粘附层施涂到金属板503的外部表面505。如图6所示，然后可将玻璃板209和金属板207层压在一起，例如使用层压辊601或其它设备。如图所示，将玻璃板209连接到金属板503的步骤之时可这样实施，使得之前提供的玻璃板209的形状(例如，见图5)改变成基本上匹配金属板的形状(例如，见图6)。实际上，如所述实施例所示，图6所示的连接步骤可包括下述步骤弯曲玻璃板209来紧贴金属板503的形状。这样,紧贴的玻璃板209的外部表面603可包括弯曲602，其跟随金属板503的外部表面606的弯曲507。
如果提供，弯曲602可具有各种曲率，其通常由玻璃的曲率半径Rg限定。在一些实施例中，可将曲率半径保持在最小值以上，来减少弯曲步骤时玻璃板中的应力。可选择最小的玻璃的曲率半径Rg，来满足下述公式：
其中“E”是玻璃的杨氏模量，“t”是玻璃的厚度。
通过使用上升公式(1)，可弯曲玻璃板209来形成各种曲率，同时仍然满足公式(1)。例如，假设玻璃板209的杨氏模量是70GPa且厚度是50μm，可计算出最小的曲率半径为116.7mm。考虑到安全因素，对于厚度为50微米的玻璃板，可将玻璃板209的曲率半径Rg保持在20厘米的最小曲率半径以上。对于50微米和150微米厚玻璃板,可将玻璃板的曲率半径Rg玻璃板分别保持在40cm或60cm的最小曲率半径以上。
一旦完成，如通过步骤709所示，步骤707的连接可提供层压的结构501，其中玻璃板209的形状(例如，如图5所示的平坦的)可被弯曲以基本上匹配至少一部分的金属板503的外部表面505的形状。这样,在将玻璃板连接到金属板之前，无须独立的加热的预成形步骤来取得所需的匹配的形状。相反，金属板可用作柔性玻璃板的模具，该玻璃板可绕着金属板503的外部表面505的轮廓弯曲并用粘附层211固定到位。这样，避免了潜在的金属板和玻璃板形状的不匹配。此外，类似地避免了加热玻璃板以预成形玻璃板以具有匹配金属板503的弯曲的表面形貌的弯曲表面的昂贵和耗时的加工步骤。相反，可制造玻璃板(例如，用下拉法)且在下拉法中取得的玻璃板的形状可足以快速地将玻璃板弯曲成各种形状构造，无须独立的加热步骤来预模塑玻璃板。实际上与将玻璃板连接到金属板的步骤独立的用于玻璃板的预成形步骤是不必的。相反,根据本发明的方面，将玻璃板连接到金属板的步骤结果得到了包括用于玻璃板的所需形状的层压的结构。
此外,虽然玻璃板显示成紧贴外部表面505，但在一些实施例中,可绕着侧面表面弯曲玻璃板，和在其它实施例中，甚至绕着内部表面509弯曲回去，其中将弯曲半径保持在玻璃板的最小弯曲半径以上。
虽然本发明的方面可提供为需要具有非平坦表面(例如,弯曲的表面)的层压的结构的应用提供益处，但本发明的其它方面为下述应用提供益处其中玻璃板保持基本上相同的形状且与具有类似形状构造的金属板结合在一起。层压的结构可具有任何非平面的或弯曲的形状，例如具有单轴弯曲的简单曲线或者具有多个弯曲轴或倾斜部分的复杂弯曲。例如，层压件的中央部分可是平坦的或者有些弯曲的或弓形的，且一种或更多种侧面部分可为向后弯曲的，形成斜边或圆角和侧壁部分。如图7的步骤711所参考和如图3所示，可将粘附层211施涂至金属板的基本上的外部表面301。附加的或可选的,可将粘附层施涂到金属板209的内部表面511。如图4所示，然后可使用层压辊601或其它设备，将玻璃板209和金属板207层压到一起，从而在将玻璃板209连接到金属板207之后，粘附层211包括小于或等于约300微米,100微米或更小,或25微米或更小的厚度T2，如上面用于便携式应用所讨论，例如移动电子器件或最高达1.5mm非便携式应用，例如大的显示器/电子器件、电器和结构或建筑应用。
在一些实施例中,所述方法可结束，如用步骤709所示，其中层压的结构103包括图4所示的最终平坦的形状。这样,在一些实施例中,在连接步骤时，玻璃板可保持基本上相同的形状(例如,平坦的,弯曲的或其它)。或者,层压的结构103可包括后续的加工步骤713，其中在使用粘附层将玻璃板层压到金属板的步骤之后，任选地可提供步骤713来将层压的结构弯曲至所需形状。例如，可实施步骤711来获得图4所示的层压的结构103。接下来，可将玻璃板和金属板弯曲到一起来获得图6所示的最终成形构造。
如上所述,根据本发明的方面的层压的结构的玻璃板209可包括各种厚度T1。例如,如上所述,所述玻璃板209的厚度T1可小于600微米,例如约300微米或更小,例如为约50微米-约300微米。提供厚度T1小于600微米的玻璃板209可在失效条件下得到更加理想的破碎图案。图8和9显示了玻璃/钢层压件的破碎图案的比较，其中将具有较高厚度的玻璃板(图8)和具有较低厚度的玻璃板(图9)进行比较。
具体来说，图8是图像，显示了玻璃/钢层压件的破碎性能，其由包括康宁(Corning)玻璃的玻璃板、厚度为50微米的粘附层和16规格钢板构成，且包括700微米的厚度。作为对比，图9是图像，显示了玻璃/钢层压件的破碎性能，其由玻璃板、厚度为50微米的粘附层和16规格钢板构成，且包括100微米的厚度。通过535克钢球来引发玻璃破碎。如图8的图像所示，厚度为700微米的层压的结构的破碎导致显著部分的碎片仍然保持在位。但是，图8的破碎图案的碎片导致来自玻璃碎片的较尖锐的表面特征。相反，如图9的图像所示，厚度为100微米的层压的结构的破碎也显示显著部分的碎片仍然保持在位。此外，不像图8的破碎图案，图9的破碎图案不提供具有尖锐的表面特征的碎片。
还如上所述，将玻璃板连接到金属板的粘附层可包括小于或等于约300微米,100微米或更小,或25微米或更小的厚度T2,例如约20微米-约200微米,例如约20微米-约100微米,例如约20微米-约75微米例如约25微米-约50微米。具体来说，提供如上所述的具有较低厚度的粘附层，可提供具有增强抗冲性的层压件结构。例如，图10显示了韦布尔(Weibull)图，比较了各种层压件结构的破碎冲击能。垂直Y-轴单位是(百分比,％)，而水平的X-轴表示破碎能(焦耳(Joules))。图表明当与在图10中用1001表示的完全钢化的4mm钠钙玻璃相比较时，本发明的层压件结构(例如,见图1003和1005)提供良好的可比拟的抗冲性。图1003表示层压件结构，其包括厚度T1为100微米的玻璃板,和厚度T2为50微米的粘附层,和16规格钢板。图1005表示层压件结构，其包括厚度T1为100微米的玻璃板,和厚度T2为25微米的粘附层,和16规格钢板。使用535克钢球进行冲击测试，且用一英寸厚泡沫支撑玻璃层压件结构。从15厘米开始，在样品的中央实施冲击，并以5厘米增加直到样品破碎。收集各样品的破碎能量数据，并以韦布尔形式作图。如图10中用图1005所示,具有厚度为25微米的粘附层的层压件结构比完全钢化的4毫米钠钙(见图1001)或具有厚度为50微米粘附层的层压件结构(见图1003)具有更好的抗冲性。
本发明提供层压件结构，其包括通过粘附层层压到金属板的玻璃板。粘附层可为透明的，从而可通过玻璃板和粘附层观察下面的金属板。透明的粘附层可以是无色的、有颜色的或者提供有装饰性图案(patter)或印记。或者，粘附层可为半透明(例如磨砂的)或甚至不透明的，且可为任何颜色或提供有装饰性图案或印记。可使用本技术领域所公知的任意合适的粘合剂。
本发明的方面可提供玻璃板，其可冷成形到金属板的非平坦的表面，由此避免在将具有成形形状的玻璃板连接到具有假定的相同形状的金属板之前，将玻璃板热预成形到某形状相关的缺陷、时间和开销。实际上，制造过程不需要涉及热弯曲来预成形玻璃板。相反，在层压过程中当将玻璃板连接到金属板时，例如在肯定位于玻璃板的弹性区域之内的室温条件下，可进行弯曲玻璃板的单一步骤。
本发明还提供层压件结构，其用玻璃板保护金属板来避免金属板的刮擦和玻璃板表面的腐蚀。实际上，任何污泥或脏物都可用方便的方式容易地从玻璃板的表面去除，这可能更加难以从未保护的金属表面去除。在一些实施方式中，可将玻璃板层压到不锈钢金属板来提供吸引人的外观，其具有增强的耐刮擦性和较容易的清洁能力，例如就指纹、油污、微生物污染物等而言。玻璃板由此可帮助保护不锈钢的美学外观，和帮助促进层压的结构表面的清洁和保养。
此外，层压的结构的玻璃板可为不锈钢金属板提供增加的对在尖锐冲击下的塑性变形的耐受性。这样，提供层压件结构可允许玻璃板帮助金属板屏蔽本来可能压痕或损坏金属板的冲击。与不锈钢金属板相比，玻璃板还可增加化学/电化学稳定性，由此保护不锈钢的表面特征。
对本领域技术人员显而易见的是，可以在不偏离本发明的精神和范围的情况下对本发明作出各种修改和变化。因此，本发明应涵盖对本发明的这些修改和变动，只要这些修改和变动在所附权利要求及其等同方案的范围之内。