輕量化混合玻璃層疊體的制作方法
【專利說明】輕量化混合玻璃層疊體
[0001] 相關(guān)申請交叉參考
[0002] 本申請要求2013年7月9日提交的美國申請第13/937707號的優(yōu)先權(quán)，其要求 2011年9月28日提交的題為"Li曲t-Wei曲t Hybrid Glass Laminates(輕量化混合玻璃 層疊體）"的申請系列第13/247, 182號的非臨時申請的優(yōu)先權(quán)，并且與其共同待審作為其 部分繼續(xù)申請，該申請又根據(jù)35U.S.C. § 119要求2011年6月24日提交的美國臨時申請系 列第61/500, 766號的優(yōu)先權(quán)，本文W分別W它們作為基礎(chǔ)并將其全文通過引用結(jié)合于此。
【背景技術(shù)】
[0003] 本發(fā)明一般地設(shè)及玻璃層疊體，更具體地，設(shè)及混合玻璃層疊體，其包括化學(xué)強(qiáng)化 的外部玻璃窗格和非化學(xué)強(qiáng)化的內(nèi)部玻璃窗格。此類混合層疊體的特征在于輕量化、良好 的消音性能W及高抗沖性。具體來說，所掲示的混合層疊體滿足用于非擋風(fēng)玻璃應(yīng)用的商 業(yè)適用的沖擊測試標(biāo)準(zhǔn)。
[0004] 玻璃層疊體可用作建筑和運(yùn)輸應(yīng)用（包括汽車、鐵路車輛和飛機(jī)）中的窗戶和玻 璃窗。本文所用的玻璃窗是壁或者其他結(jié)構(gòu)的透明或半透明部分。用于建筑和汽車應(yīng)用的 常見類型的玻璃窗包括透明和有色玻璃，包括層疊玻璃。包括用塑化聚（乙締醇下縮醒） (PVB)片分開的相對玻璃片的層疊玻璃窗，可用作例如窗戶、擋風(fēng)玻璃或者天窗。在某些應(yīng) 用中，希望玻璃層疊體具有高機(jī)械強(qiáng)度和聲衰減性質(zhì)，從而提供安全阻隔的同時降低來自 外部來源的聲傳輸。
[0005] 在許多車輛應(yīng)用中，燃料經(jīng)濟(jì)性與車輛重量相關(guān)。因此，希望降低此類應(yīng)用中玻璃 窗的重量，而不損害強(qiáng)度和聲衰減性質(zhì)。關(guān)于運(yùn)一點(diǎn)，對于玻璃層疊體來說，下述情況是優(yōu) 選的：相對于外部沖擊事件例如蓄意強(qiáng)行進(jìn)入或與石頭或冰富接觸時具有機(jī)械牢固性，又 能適當(dāng)?shù)睾纳⒂蓛?nèi)部沖擊事件例如與乘坐者的接觸（如在碰撞中）造成的能量（和裂紋）。 此外，政府法規(guī)對于道路車輛正要求更高的燃料里程和更低的二氧化碳排放。因此，不斷努 力降低運(yùn)些車輛的重量的同時維持現(xiàn)有政府和工業(yè)安全標(biāo)準(zhǔn)。已經(jīng)開發(fā)了非玻璃窗口材 料，例如聚碳酸醋，其降低了車輛重量，但是無法提供合適的環(huán)境抗性、抗碎片性和其他考 慮。但是，本發(fā)明的實(shí)施方式提供了明顯的重量降低、安全合規(guī)性、有效的耐用性并降低了 車輛撞擊事件中的破裂可能性。鑒于前文所述，需要薄的、輕量化玻璃窗，其具有與較厚、較 重的玻璃窗相比擬的耐久性和消音性能。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 根據(jù)本發(fā)明的一個方面，玻璃層疊體包括外部玻璃片，內(nèi)部玻璃片W及在外部玻 璃片和內(nèi)部玻璃片之間形成的聚合物中間層。為了優(yōu)化玻璃層疊體的沖擊性能，外部玻璃 片包括化學(xué)強(qiáng)化玻璃并且厚度可W小于或等于1mm，同時，內(nèi)部玻璃片包括非化學(xué)強(qiáng)化玻璃 并且厚度可W小于或等于2. 5mm。在一些實(shí)施方式中，聚合物中間層（例如聚乙締醇下縮醒 或PVB)的厚度可W小于或等于1. 6mm。所掲示的混合玻璃層疊體構(gòu)造可優(yōu)選地響應(yīng)沖擊來 分散應(yīng)力。例如，所掲示的混合玻璃層疊體可W響應(yīng)外部沖擊事件，提供優(yōu)異的抗沖性和抗 破裂性，又能響應(yīng)內(nèi)部沖擊事件適當(dāng)?shù)暮纳⒛芰亢土鸭y。
[0007] 本發(fā)明的一個非限制性實(shí)施方式提供了如下玻璃層疊結(jié)構(gòu)，其具有非化學(xué)強(qiáng)化的 外部玻璃片、化學(xué)強(qiáng)化的內(nèi)部玻璃片W及位于外部玻璃片和內(nèi)部玻璃片之間的至少一層聚 合物中間層，其中，內(nèi)部玻璃片的厚度約為0.5-1. 5mm，并且其中，外部玻璃片的厚度約為 1. 5-3. 0mm〇
[0008] 本發(fā)明的另一個非限制性實(shí)施方式提供了如下玻璃層疊結(jié)構(gòu)，其具有非化學(xué)強(qiáng)化 的外部玻璃片、化學(xué)強(qiáng)化的內(nèi)部玻璃片W及位于外部玻璃片和內(nèi)部玻璃片之間的至少一層 聚合物中間層，其中，內(nèi)玻璃層的表面壓縮應(yīng)力約為250-900MPa。
[0009] 在W下的詳細(xì)描述中給出了要求保護(hù)的主題內(nèi)容的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分 特征和優(yōu)點(diǎn)對本領(lǐng)域的技術(shù)人員而言，根據(jù)所作描述就容易看出，或者通過實(shí)施包括W下 詳細(xì)描述、權(quán)利要求書W及附圖在內(nèi)的本文所述的所要求保護(hù)的主題而被認(rèn)識。
[0010] 應(yīng)理解的是，前面的一般性描述和W下的詳細(xì)描述都介紹了本發(fā)明的實(shí)施方式， 用來提供理解要求保護(hù)的主題的性質(zhì)和特性的總體評述或框架。包括的附圖提供了對本發(fā) 明的進(jìn)一步的理解，附圖被結(jié)合在本說明書中并構(gòu)成說明書的一部分。附圖舉例說明了本 發(fā)明的各種實(shí)施方式，并與描述一起用來解釋所要求保護(hù)的主題的原理和操作。
【附圖說明】
[0011] 出于示意性目的，在附圖中示出優(yōu)選形式，但是，應(yīng)理解，本文所掲示和所討論的 實(shí)施方式不限于所示的精確配置和手段。
[0012] 圖1是根據(jù)本發(fā)明的一些實(shí)施方式的示例性平面混合玻璃層疊體的示意圖。
[0013] 圖2是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式的示例性彎曲混合玻璃層疊體的示意圖。
[0014] 圖3是根據(jù)本發(fā)明的其他實(shí)施方式的示例性彎曲混合玻璃層疊體的示意圖。
[0015] 圖4是根據(jù)本發(fā)明的額外實(shí)施方式的示例性彎曲混合玻璃層疊體的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016] 在W下描述中，相同的附圖標(biāo)記表示附圖所示的若干視圖中類似或相應(yīng)的部分。 還應(yīng)理解，除非另外指出，術(shù)語如"頂部底部"，"向外"，"向內(nèi)"等是方便詞語，不構(gòu)成對 術(shù)語的限制。此外，每當(dāng)將一個組描述為包含一組要素中的至少一個要素和它們的組合時， 應(yīng)將其理解為所述組可W單個要素或相互組合的形式包含任何數(shù)量的運(yùn)些所列要素，或者 主要由它們組成，或者由它們組成。
[0017] 類似地，每當(dāng)將一個組描述為由一組要素中的至少一個要素或它們的組合組成 時，應(yīng)將其理解為所述組可W單個要素或相互組合的形式由任何數(shù)量的運(yùn)些所列要素組 成。除非另外說明，否則，列舉的數(shù)值范圍同時包括所述范圍的上限和下限。除非另外說 明，否則，本文所用的不定冠詞"一個"和"一種"及其相應(yīng)的定冠詞"該"表示"至少一（個 /種）"，或者"一（個/種）或多（個/種）"。
[0018] 提供W下對本發(fā)明的描述，作為按其目前已知實(shí)施方式來掲示本
【發(fā)明內(nèi)容】
。本領(lǐng) 域技術(shù)人員將會認(rèn)識到，可W對本文所述的實(shí)施方式做出許多改變，同時仍能獲得本發(fā)明 的有益結(jié)果。還顯而易見的是，本發(fā)明所需的有益結(jié)果中的一部分可W通過選擇本發(fā)明的 一些特征而不利用其他的特征來獲得。因此，本領(lǐng)域技術(shù)人員會認(rèn)識到，對本發(fā)明的許多更 改和修改都是可能的，在某些情況下甚至可能是理想的，并且是本發(fā)明的一部分。因此，提 供W下描述作為對本發(fā)明原理的說明，不構(gòu)成對本發(fā)明的限制。
[0019] 本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)理解的是，本文所述的示例性實(shí)施方式可W具有各種改進(jìn)而不 背離本發(fā)明的精神和范圍。因此，描述并不旨在也不應(yīng)理解為限制于給出的例子，而是應(yīng)該 具有所附權(quán)利要求及其等價形式所提供的完全保護(hù)寬度。此外，還可使用本發(fā)明的一些特 征，而相應(yīng)地不使用其它特征。因此，提供示例或示意實(shí)施方式的W下說明，來顯示本發(fā)明 的原理，而不構(gòu)成其限制，且可包括對本發(fā)明的修改和置換。
[0020] 本文所掲示的玻璃層疊體構(gòu)造成包括外部化學(xué)強(qiáng)化玻璃片和內(nèi)部非化學(xué)強(qiáng)化玻 璃片。如本文所限定，當(dāng)使用玻璃層疊體時，外部玻璃片將接近或接觸環(huán)境，而內(nèi)部玻璃片 將接近或接觸包括所述玻璃層疊體的結(jié)構(gòu)或車輛（例如汽車）的內(nèi)部（例如，客艙）。
[0021] 如圖1所示是示例性玻璃層疊體。玻璃層疊體100包括外部玻璃片110、內(nèi)部玻 璃片120和聚合物中間層130。聚合物中間層可W分別與相應(yīng)的外部玻璃片和內(nèi)部玻璃片 直接物理接觸（例如，與它們層疊）。外部玻璃片110具有外表面112和內(nèi)表面114。類似 的，內(nèi)部玻璃片120具有外表面122和內(nèi)表面124。如示例性實(shí)施方式所示，外部玻璃片110 的內(nèi)表面114和內(nèi)部玻璃片120的內(nèi)表面124分別與聚合物中間層130接觸。
[0022] 在使用過程中，希望玻璃層疊體能能夠抵抗響應(yīng)外部沖擊事件的破裂。但是，響應(yīng) 內(nèi)部沖擊事件，例如玻璃層疊體被車輛的乘坐者撞擊時，希望所述玻璃層疊體將乘坐者保 持在車輛中，且耗散沖擊后的能量W使得損傷最小化。模擬發(fā)生于車輛內(nèi)部的沖擊事件的 ECER43人頭模型測試，是要求層疊玻璃窗響應(yīng)具體的內(nèi)部沖擊而斷裂的常規(guī)測試。
[0023] 不希望受到理論的限制，當(dāng)玻璃片/聚合物中間層/玻璃片層疊體的一塊窗格受 到?jīng)_擊時，受沖擊玻璃片的相對表面W及相對玻璃片的外表面處于拉伸狀態(tài)中。玻璃片/ 聚合物中間層/玻璃片層疊體在雙軸負(fù)載下計算的應(yīng)力分布表明：負(fù)載率低時，受到?jīng)_擊 的玻璃片的相對表面的拉伸應(yīng)力的大小可相當(dāng)于（或甚至稍微大于）相對玻璃片的外表面 所經(jīng)受的拉伸應(yīng)力的大小。但是，當(dāng)負(fù)載率高時（運(yùn)通常也是汽車中經(jīng)受的沖擊的特點(diǎn)）， 相對玻璃片的外表面的拉伸應(yīng)力的大小，可能遠(yuǎn)大于受到?jīng)_擊的玻璃片的相對表面的拉伸 應(yīng)力。如本文所掲示，通過將混合玻璃層疊體構(gòu)造成具有化學(xué)強(qiáng)化的外部玻璃片和非化學(xué) 強(qiáng)化的內(nèi)部玻璃片，可同時優(yōu)化對于外部沖擊事件和內(nèi)部沖擊事件的抗沖性。
[0024] 合適的內(nèi)部玻璃片是非化學(xué)強(qiáng)化玻璃片，例如鋼巧玻璃。任選地，內(nèi)部玻璃片可進(jìn) 行熱