用于優(yōu)化的破碎性能的玻璃層壓件構(gòu)造
【專利說明】用于優(yōu)化的破碎性能的玻璃層壓件構(gòu)造
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)
[0002] 本申請(qǐng)根據(jù)35U.S.C. § 119要求2012年6月1日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)系列號(hào) 61/654326的優(yōu)先權(quán)，本文以該申請(qǐng)的內(nèi)容為基礎(chǔ)并通過參考將其全部?jī)?nèi)容結(jié)合于此。
[0003] 領(lǐng)域
[0004] 本發(fā)明一般地涉及玻璃層壓件，更具體地涉及具有輕量化、高強(qiáng)度和特殊抗沖破 碎性能的化學(xué)強(qiáng)化玻璃層壓件。
[0005] 發(fā)明背景
[0006] 玻璃層壓件可以在建筑和車輛或運(yùn)輸應(yīng)用，包括在轎車、機(jī)動(dòng)車輛、機(jī)車和飛機(jī)中 用作窗戶和窗用玻璃。玻璃層壓件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、廚房應(yīng)用和其它應(yīng)用的裝飾性面板或蓋板。如本文所使用，窗格玻璃或?qū)訅?玻璃結(jié)構(gòu)是窗戶、面板、墻壁、箱體、蓋罩、信息板（sign)或其他結(jié)構(gòu)的透明的、半-透明的、 半透明的或不透明的零件。用于電器、建筑和汽車應(yīng)用的常見類型的窗用玻璃包括透明和 有色層壓的玻璃結(jié)構(gòu)。
[0007] 常規(guī)的汽車窗用玻璃構(gòu)造可由2片2毫米厚的鈉鈣玻璃（熱處理或退火）和聚乙 烯醇縮丁醛（PVB)中間層組成。這些層壓件構(gòu)造具有一些優(yōu)勢(shì)，包括低成本、足以應(yīng)用于汽 車和其它應(yīng)用的抗沖性。但是，因?yàn)樗鼈兪芟薜目箾_性，這些層壓件通常具有不良的性能， 且當(dāng)被路邊石頭撞擊、故意破壞（vandal)和/或遭遇其它沖擊時(shí)，具有更高的破碎概率。
[0008] 在許多交通工具應(yīng)用中，燃料經(jīng)濟(jì)性是交通工具重量的函數(shù)。因此，希望降低此類 應(yīng)用中窗用玻璃的重量，而不降低它們的強(qiáng)度和消音特性。鑒于所述，還需要較薄的經(jīng)濟(jì)性 窗用玻璃或玻璃層壓件，該窗用玻璃或玻璃層壓件具有與較厚、較重窗用玻璃一樣或更好 的耐久性和聲阻尼特性。
[0009] 發(fā)明概述
[0010] 在一些應(yīng)用中，期望玻璃層壓件對(duì)在層壓件外側(cè)上的沖擊（外部沖擊）具有較高 或最大的抗沖性，從而耐受例如石頭、冰雹或故意破壞的沖擊，而對(duì)在所述玻璃層壓件內(nèi) 側(cè)上沖擊（內(nèi)部沖擊）提供較低的抗沖性。
[0011] 根據(jù)本發(fā)明的一方面，將兩塊厚度不超過2. 0的化學(xué)強(qiáng)化的玻璃板和在兩塊玻璃 板之間的聚合物中間層層壓在一起，以形成玻璃/PVB/玻璃層壓件。在一些實(shí)施方式中，所 述玻璃板各自的厚度為約2. Omm或更小，約I. 5mm或更小，約Imm或更小，約0. 7mm或更 小，為約0. 5mm-約Imm,為約5. Omm-約0. 7mm,且接近表面的區(qū)域處于壓縮應(yīng)力（CS)狀 態(tài)。兩塊玻璃板表面的CS可大于300MPa，且所述接近表面的區(qū)域可從玻璃板的表面延伸 到大于值為40 ym的層深度（DOL)。所述兩塊玻璃板各自可具有相同或不同的CS和DOL， 且可形成為具有相同或不同的厚度。例如，一塊玻璃板的厚度可為1mm且CS為約800MPa， 且另一塊玻璃板的厚度可為〇. 7mm且CS為約300MPa。
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的其它方面，一種玻璃層壓件包括外部玻璃板，其包括2mm或更小的 厚度、外部第一表面和內(nèi)部第二表面；內(nèi)部玻璃板，其包括2mm或更小的厚度、其中形成了 瑕疵從而弱化在第四表面上的內(nèi)部沖擊事件中受到層壓的玻璃的外部第三表面、內(nèi)部第四 表面；在所述外部玻璃板和所述內(nèi)部玻璃板之間的聚合物中間層。所述外部玻璃板和所述 內(nèi)部玻璃板中的至少一種或兩種可以是化學(xué)強(qiáng)化的。
[0013] 根據(jù)本發(fā)明的另一方面，所述第二表面和所述第四表面中的至少一種或兩種已進(jìn) 行酸蝕刻來強(qiáng)化在所述第一表面上的外部沖擊事件中受到層壓的玻璃。
[0014] 在本發(fā)明的另一方面中，在所述第三表面基本上所有的區(qū)域中形成瑕疵。任選地， 除了第三表面的外部周界部分以外，可在所述第三表面基本上所有的區(qū)域中形成瑕疵。在 另一種實(shí)施方式中，在所述第三表面的至少一個(gè)選定區(qū)域形成瑕疵。
[0015] 所述內(nèi)部玻璃板和所述外部玻璃板各自的厚度可不超過I. 5mm,不超過1.0 mm,或 不超過0. 7mm。
[0016] 所述內(nèi)部玻璃板和所述外部玻璃板可各自化學(xué)硬化，且層深度（DOL)為約40 ym。
[0017] 所述內(nèi)部玻璃板和所述外部玻璃板可各自化學(xué)硬化到下述表面壓縮應(yīng)力（CS): 至少 300MPa,至少 500MPa,至少 700MPa。
[0018] 可在第三表面（即，所述內(nèi)部玻璃板的外部表面）將瑕疵形成到約45 ym的深 度。在一些實(shí)施方式中，瑕疵的深度可延伸穿過大部分的DOL路徑。例如，瑕疵可延伸 80% -90%的DOL的深度?；蛘?，瑕疵可以在第三表面以下且在約75微米的深度處形成。
[0019] 在本發(fā)明的另一方面中，可在離子交換之前在玻璃表面中形成瑕疵。在這種情況 下瑕疵可形成到如上所述的深度，或者可形成到DOL兩倍或三倍的深度。
[0020] 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(duì) 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)施包括以下詳細(xì)描述、權(quán)利 要求書以及附圖在內(nèi)的本文所述的本發(fā)明而被認(rèn)識(shí)。應(yīng)理解，前面的一般性描述和以下的 詳細(xì)描述都提出了本發(fā)明的實(shí)施方式，目的是提供理解要求保護(hù)的本發(fā)明的性質(zhì)和特性的 總體評(píng)述或框架。包括的附圖提供了對(duì)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 本發(fā)明的原理和操作。
[0021] 附圖簡(jiǎn)要說明
[0022] 圖1是根據(jù)一種實(shí)施方式的一部分層壓的玻璃結(jié)構(gòu)的橫截面示意圖；
[0023] 圖2是在如圖1所示的一種玻璃層壓件的所述內(nèi)部玻璃板的外部表面上形成的受 控瑕疵的一種實(shí)施方式的橫截面示意圖；
[0024] 圖3是根據(jù)一種實(shí)施方式的內(nèi)部玻璃板的俯視圖，其具有在內(nèi)部玻璃板的外部表 面的選定區(qū)域形成的圖2所示的受控的瑕疵；
[0025] 圖4是在玻璃板的表面形成的受控的瑕疵的俯視圖的光學(xué)照片；
[0026] 圖5是在玻璃板的表面形成的受控的瑕疵的橫截面的光學(xué)照片；
[0027] 圖6是韋布爾（Weibull)圖，顯示了用于化學(xué)強(qiáng)化的鋁硅酸鹽玻璃板、化學(xué)強(qiáng)化的 且酸蝕刻的鋁硅酸鹽玻璃板以及熱學(xué)鋼化的鈉鈣玻璃板的落球破碎高度數(shù)據(jù)；
[0028] 圖7是韋布爾（We ibull)圖，顯示了由兩塊化學(xué)強(qiáng)化的玻璃板形成的玻璃層壓件 的落球破碎高度數(shù)據(jù)，在所述內(nèi)部玻璃板的外部表面中形成或沒有形成受控的瑕疵；
[0029] 圖8是由兩塊化學(xué)強(qiáng)化的、酸蝕刻的玻璃板形成的玻璃層壓件的落球破碎高度性 能的間隔圖，且經(jīng)過內(nèi)部沖擊事件和外部沖擊事件時(shí)在所述內(nèi)部玻璃板的外部表面上形成 受控的瑕疵；和
[0030] 圖9是圖，比較了根據(jù)一種實(shí)施方式的化學(xué)強(qiáng)化的鈉鈣玻璃和化學(xué)強(qiáng)化的鋁硅酸 鹽玻璃的表面壓縮應(yīng)力和層深度。
[0031] 發(fā)明詳述
[0032] 如圖1示意性地顯示，根據(jù)本文所述的實(shí)施方式的玻璃層壓件10包括一種或更多 種薄而高強(qiáng)度的內(nèi)部玻璃板11、13以及聚合物中間層15,例如聚乙烯醇縮丁醛（PVB)中間 層。在一種實(shí)施方式中，所述外部玻璃板11和所述內(nèi)部玻璃板13都是化學(xué)強(qiáng)化的薄玻璃 板，其厚度為1.5mm或更小或者LOmm或更小，例如0.55mm, 0.5mm或0.7mm,且通過如下文 所更加詳細(xì)描述的離子交換過程來進(jìn)行強(qiáng)化。例如玻璃板11和13都可由購(gòu)自康寧有限公 司（Corning Incorporated)的康寧?大猩猩?(Corning"'Gorilla*:)玻璃形成。如美 國(guó)專利號(hào)7666511，4483700和5674790所述，康寧?大猩猩?玻璃可通過熔合拉制玻璃板 然后化學(xué)強(qiáng)化該玻璃板來制備。如下文所進(jìn)一步描述，康寧 s大猩猩s玻璃具有較深壓縮應(yīng) 力層深度（DOL)，且提供的表面具有較高撓曲強(qiáng)度、耐刮性和抗沖擊性。按從所述外部玻璃 板11的外部表面到所述內(nèi)部玻璃板12的順序，如本文所述的玻璃層壓件提供表面1 (層 壓件10和外部玻璃板11的外在表面或外部表面），表面2 (所述外部玻璃板11的內(nèi)部表 面），表面3(所述內(nèi)部玻璃板13的朝外表面）以及表面4(所述內(nèi)部玻璃板13的朝內(nèi)表 面）。
[0033] 在本文所述的一些實(shí)施方式中，使用取向的術(shù)語例如"外部"、"外部的"、"內(nèi)部的" 和