具有高的玻璃-聚合物中間層粘附的層疊玻璃結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利說明】具有高的玻璃-聚合物中間層粘附的層疊玻璃結(jié)構(gòu)
【背景技術(shù)】
[0001] 本申請要求2013年4月22日提交的美國臨時(shí)申請第61/814569號的優(yōu)先權(quán)，其 全文通過引用結(jié)合于此。
[0002] 本發(fā)明一般地涉及層疊玻璃結(jié)構(gòu)，更具體地涉及這樣的層疊結(jié)構(gòu)，其在聚合物中 間層與至少一塊玻璃片之間具有較高的粘附，該結(jié)構(gòu)可用于汽車玻璃窗和其他車輛和建筑 應(yīng)用。
[0003] 玻璃層疊可用作建筑和車輛或運(yùn)輸應(yīng)用（包括汽車、機(jī)車、火車和飛機(jī)）中的窗和 玻璃窗。玻璃層疊還可用作欄桿和階梯中的玻璃面板，作為用于墻壁、柱子、電梯橋廂和其 它建筑應(yīng)用的裝飾性面板或蓋板。玻璃層疊還可用作用于標(biāo)志牌、顯示器、電器、電子設(shè)備 和家具的玻璃面板或蓋板。用于建筑和車輛應(yīng)用中的玻璃層疊的一般類型包括透明的和著 色的層疊玻璃結(jié)構(gòu)。如本文所用，玻璃窗或?qū)盈B玻璃結(jié)構(gòu)（玻璃層疊）是具有至少一塊玻 璃片層疊到聚合物層、膜或片的窗、面板、壁或者其他結(jié)構(gòu)中的透明、半透明、半透明的或不 透明部分。但是，此類層疊結(jié)構(gòu)可用作標(biāo)志牌、電子顯示器、電子設(shè)備和家電以及許多其它 應(yīng)用的蓋板玻璃。
[0004] 可以采用2. 27kg(5鎊）落球測試來確定此類玻璃層疊的耐穿透性，其中可以通 過梯或能量方法來測量中位破碎高度（MeanBreakHeight) (MBH)。例如，用于美國車輛中 的汽車擋風(fēng)玻璃必須符合ANSIZ26. 1規(guī)范中的最小耐穿透性規(guī)格（12英尺下100%的通 過）。在世界上的其他地區(qū)，需要符合類似的規(guī)范。在美國和歐洲，對于用于建筑應(yīng)用的層 疊玻璃，也存在具體規(guī)范要求，其中，必須符合最小耐穿透性。
[0005] 梯法采用沖擊塔，鋼球從所述沖擊塔以各種高度跌落到30. 5x30. 5cm的樣品上。 MBH定義為50%的樣品接住球，50%的樣品發(fā)生穿透的落球高度。將測試層疊體水平地支 撐在類似于ANSIZ26.1規(guī)范所述的支撐框架中。如果需要的話，使用環(huán)境艙將層疊調(diào)節(jié) 至所需的測試溫度。通過將樣品支撐在支撐框架中，并將球從接近預(yù)期MBH的高度跌落到 層疊樣品上，來進(jìn)行測試。如果球穿透層疊，則結(jié)果記錄為失敗，如果接住球，則結(jié)果記錄 為接住。如果結(jié)果為接住，則從比之前測試高0.5m的跌落高度重復(fù)該過程。如果結(jié)果為失 敗，則從比之前測試低0. 5m的跌落高度重復(fù)該過程。重復(fù)該過程直至使用了所有的測試樣 品。然后將結(jié)果制成表格，計(jì)算每個(gè)跌落高度的接住百分比。然后將這些結(jié)果以接住百分 比vs.高度制圖，在圖上繪制出表示數(shù)據(jù)的最佳擬合的線。MBH是5鎊的球以50%可能性 穿透層疊的大致高度。
[0006] 可以采用棰打粘附測試（棰打粘附值沒有單位）測量聚合物中間層與玻璃片的粘 附。棰打測試是測量層疊玻璃中玻璃與PVB或其他中間層的粘附的標(biāo)準(zhǔn)方法。測試包括將 層疊體調(diào)節(jié)至〇F(-18C)過夜，然后用1鎊的錘子"棰打"或沖擊樣品，使得玻璃粉碎。通過 與PVB中間層脫落的玻璃所得到的暴露的PVB的量來判斷粘附。除去所有未粘附到中間層 的破碎玻璃。將保持與中間層片粘附的玻璃與一組標(biāo)準(zhǔn)已知錘打規(guī)格進(jìn)行視覺對比，數(shù)字 越高，保持與片粘附的玻璃越多，即，棰打粘附值為零表示沒有玻璃與中間層保持粘附，棰 打值為10表示100%的玻璃保持與中間層粘附。對于典型玻璃/PVB/玻璃層疊，為了實(shí)現(xiàn) 可接受的耐穿透性（或者沖擊強(qiáng)度），玻璃/PVB的界面粘附水平應(yīng)該維持在約為3-7個(gè)棰 打單位。對于典型玻璃/PVB/玻璃層疊，3-7 (優(yōu)選4-6)的棰打粘附值實(shí)現(xiàn)可接受的耐穿透 性。對于小于2的棰打粘附值，在典型玻璃/PVB/玻璃的沖擊過程中，從片和玻璃損失過多 的玻璃，并且還可能發(fā)生層疊完整性（即，分離）和長期耐用性的問題。對于大于7的棰打 粘附值，在典型玻璃/PVB/玻璃中玻璃與片材的粘附通常過高，可能導(dǎo)致層疊具有差的能 量消散和低的耐穿透性。
[0007] 玻璃窗構(gòu)造通常包括兩層2mm厚的鈉鈣玻璃（熱處理或退火的）以及聚乙烯醇縮 丁醛（PVB)中間層。這些層疊構(gòu)造具有一些優(yōu)勢，包括低成本、足以應(yīng)用于汽車和其它應(yīng)用 的抗沖性和剛度。但是，因?yàn)樗鼈冇邢薜目箾_性，這些層疊體通常具有差的性能，并且當(dāng)被 路邊石頭撞擊、故意破壞和/或遭遇其它沖擊事件時(shí)，具有更高的破碎概率。大多數(shù)的汽車 層疊玻璃結(jié)構(gòu)使用PVB中間層材料。為了實(shí)現(xiàn)可接受的PVB中間層與玻璃的粘附以及耐穿 透性，控制鹽或向PVB制劑添加其他粘附抑制劑，以降低PVB膜與玻璃的粘附。但是，降低 PVB中間層與玻璃的粘附具有降低破裂后的玻璃保留的不合乎希望的效果。對于廣泛用于 建筑應(yīng)用的離聚物中間層（例如購自杜邦公司（DuPont)的SentryGlas?)，通常需要粘附 促進(jìn)劑來增加離聚物中間層與玻璃的粘附。
[0008] 本文的任何引用或所述背景并承認(rèn)不構(gòu)成現(xiàn)有技術(shù)。申請人明確保留質(zhì)疑任何引 用文件的準(zhǔn)確性和針對性的權(quán)利。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 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，而不有損它們的強(qiáng)度和聲音衰減特性。鑒于前文所述，需要更薄的、經(jīng)濟(jì)的玻璃 窗或玻璃層疊，其具有較厚、較重玻璃窗的耐久性、消音性能和破裂性能，或者更好。
[0010] 本發(fā)明涉及用于汽車、建筑和其它應(yīng)用的玻璃層疊，其在至少一塊化學(xué)強(qiáng)化的薄 玻璃片和至少一層聚合物層（例如PVB層或SentryGlas?層）之間具有較高水平的粘附。 與本發(fā)明相關(guān)的層疊體在玻璃和聚合物層之間具有較高的粘附，并且還具有杰出的破裂后 的玻璃保留特性。本文所述的層疊體還證實(shí)了較高粘附和較高耐穿透性的良好組合，這不 同于常規(guī)鈉鈣玻璃與PVB層疊所展現(xiàn)出的高粘附下差的耐穿透性。此外，本發(fā)明的層疊不 需要粘附控制劑來提供可接受的耐穿透性或者PVB或SentryGlas?層與玻璃的粘附。相比 較而言，常規(guī)鈉鈣玻璃/PVB層疊在高粘附水平下展現(xiàn)出差的耐穿透性。此外，在使得PVB片 與示例性玻璃片層疊的一些實(shí)施方式中，所得到的玻璃層疊體的高耐穿透性可消除對于粘 結(jié)PVB和玻璃片時(shí)粘附抑制劑的需求。此外，在使得SentryGlas?片與示例性玻璃片層疊 的其他實(shí)施方式中，化學(xué)強(qiáng)化玻璃與SentryGlas?的高粘附可消除對于粘結(jié)SentryGlas?和玻璃片時(shí)粘附促進(jìn)劑的需求。除此之外，薄的化學(xué)強(qiáng)化玻璃片和SentryGlasOD之間的較 高粘附不依賴于SentryGlas?所接觸的玻璃片是哪一側(cè)，而層疊SentryGlas?和鈉鈣玻璃 時(shí)具有上述情況。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，可以提供這樣的玻璃層疊結(jié)構(gòu)，其具有兩塊玻璃片 (所述玻璃片的厚度小于2mm)以及兩塊玻璃片之間的聚合物中間層，其與兩塊玻璃片的粘 附使得層疊的棰打值至少為7、至少為8或者至少為9。本文所述的玻璃層疊體中的聚合物 中間層的厚度范圍可以約為〇.5-2. 5_。根據(jù)其它實(shí)施方式，層疊體的耐穿透性可以是至少 20英尺的中位破碎高度（MBH)。兩塊玻璃片中的至少一塊可以是化學(xué)強(qiáng)化的。當(dāng)然，兩塊 玻璃片都可以是化學(xué)強(qiáng)化的，并且可具有不超過1.5_的厚度。在其他實(shí)施方式中，兩塊玻 璃片中的至少一塊的厚度可以不超過2_、不超過1. 5mm或者不超過1_。示例性中間層可 以由離聚物、聚乙烯醇縮丁醛（PVB)或者其他合適的聚合物形成。本文所述的玻璃層疊體 中的離聚物中間層（例如購自杜邦公司的SemryGias?)的厚度范圍可以約為0.5-2. 5_、 或者0.89mm至約2.29mm。本文所述的玻璃層疊體中的PVB中間層的厚度范圍可以約為 0· 38-2mm、或者約為(λ76-0. 81mm。
[0012] 本發(fā)明還描述了形成玻璃層疊結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括如下步驟：提供第一玻璃 片、第二玻璃片和聚乙烯醇縮丁醛中間層；將中間層堆疊到第一玻璃片的頂部上；以及將 第二玻璃片堆疊到中間層上，以形成裝配堆疊。該方法還包括：將裝配堆疊加熱至中間層的 軟化溫度或者高于其的溫度，來堆疊中間層與第一玻璃片和第二玻璃片，從而在中間層與 第一玻璃片和第二玻璃片之間不采用粘附抑制劑，使得中間層與兩塊玻璃片粘結(jié)，具有至 少為7的棰打值。
[0013] 本發(fā)明還可描述了形成玻璃層疊結(jié)構(gòu)的方法，該方法包括如下步驟：提供第一玻 璃片、第二玻璃片和離聚物中間層；將中間層堆疊到第一玻璃片的頂部上；以及將第二玻 璃片堆疊到中間層上，以形成裝配堆疊。該方法還包括：將裝配堆疊加熱至中間層的軟化 溫度或者高于其的溫度，來堆疊中間層與第一玻璃片和第二玻璃片，從而在中間層與第一 玻璃片和第二玻璃片之間不采用粘附促進(jìn)劑，使得中間層與兩塊玻璃片粘結(jié)，具有至少為7 的棰打值。
[0014] 在以下的詳細(xì)描述中給出了本發(fā)明的其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中的部分特征和優(yōu)點(diǎn)對 本領(lǐng)域技術(shù)人員而言是容易理解的，或通過實(shí)施文字描述和其權(quán)利要求書以及附圖中所述 實(shí)施方式而被認(rèn)識。應(yīng)理解，上面的一般性描述和下面的詳細(xì)描述都僅僅是示例性的，用來 提供理解權(quán)利要求書的性質(zhì)和特點(diǎn)的總體評述或框架。所附附圖提供了對本發(fā)明的進(jìn)一步 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。【附圖說明】了本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè) 實(shí)施方式，并與說明書一起用來解釋各種實(shí)施方式的原理和操作。