用于機動車輛的玻璃板的制作方法
【專利摘要】本發明涉及用于機動車輛的疊層玻璃板，其具有通過組裝第一塊玻璃板與中間的熱塑性板和第二塊玻璃板而得到的曲面形狀，其中在所述組裝前該第一塊玻璃板為曲面的，第二塊玻璃板的厚度不超過第一塊玻璃板的厚度的三分之一，在其與第一塊玻璃板和中間的熱塑性板組裝前，該第二塊玻璃板不是曲面的或具有明顯小于第一塊玻璃板的曲率。
【專利說明】用于機動車輛的玻璃板
[0001]本發明涉及一種用于機動車輛的曲面疊層玻璃。
[0002]機動車輛輛制造商日益要求較輕的玻璃單元。玻璃單元重量的減輕是形成它們的玻璃板的厚度減小的結果。較輕的玻璃單元的選擇不改變對這些玻璃單元品質的要求，無論這些涉及機械強度還是光學品質。
[0003]同時，這些生產商提出模型，其中玻璃提供新性能或裝玻璃的區域在尺寸上增大。裝玻璃的頂的存在是這些趨勢的一個實例。也提出了用于所有的玻璃單元，尤其是為了聲學舒適的原因或為了防闖入的玻璃單元的疊層結構。
[0004]用疊層玻璃單元取代例如那些傳統地用于側窗或后窗的單片玻璃單元，導致對具有相對小厚度的玻璃板組件的尋找。這些玻璃單元大多數由具有約4毫米厚度的鋼化玻璃板形成。用疊層組件替換這些單片板，導致具有厚度通常小于3毫米的玻璃板的使用。當疊層組件包含熱塑性中間層板時，更需要這種減小，該熱塑性中間層板增加了組件的厚度，并且在這個取代思路中產生的問題之一是在相同模型中提供與單片玻璃的選項相當的疊層玻璃選項而不改變其中集成有這些玻璃單元的元件，尤其是可移動的側窗的滑軌。
[0005]低厚度的疊層玻璃單元的形成產生一些問題，尤其當不得不彎曲玻璃單元時。
[0006]包括熱處理的技術，無論它是對低厚度的玻璃板的彎曲或鋼化操作，可能采用特殊的措施來確保維持令人滿意的性能，尤其是光學性質還有機械性質。例如，當玻璃板薄時，板的熱鋼化是更加易損的操作。將板彎曲，尤其是同時彎曲兩個板，也引起具體問題，尤其當兩個板具有不同厚度 時。
[0007]本發明的目的是使獲得具有低厚度的疊層和曲面的玻璃單元成為可能，該玻璃單元還具有機動車輛輛制造商需要的所有機械或光學性能，尤其是滿足本領域的標準。必須在不需要其中出現產量不足的昂貴的處理的情況下來達到該設定的目的。
[0008]現有技術包括很多專門用于曲面疊層玻璃單元的生產的技術。在最普遍的技術中，從將平板重疊開始，然后對兩個板同時進行彎曲操作。在這些技術中，使用的傳統方法盡力去盡可能地確保在彎曲操作期間兩個重疊的板處于盡可能相似的條件下。這尤其通過控制這些板在變形時的溫度來實現，無論通過重力或通過施加壓力，或甚至這兩種方法的
結合 ?
[0009]涉及同時彎曲兩塊板的現有技術已經顯示，當配對的板彼此不同時，復雜性會增加，無論關于厚度、玻璃的組成、例如釉面部件的相關元素的可能的存在或甚至功能層的存在。
[0010]專利EP I 200 255討論了這類困難，尤其對于包括在熱處理期間改變板的行為的層的存在的組件。該公開涉及相對厚的玻璃板，并且它的教導的本質涉及在彎曲操作期間每個板的溫度的控制。
[0011]考慮到在包括兩塊板的同時彎曲的這些技術中遇到的困難，或也為了把生產成本最小化，現有技術中也有其它已知的技術，尤其那些其中分別彎曲兩塊板的技術。這類操作不是沒有它的困難。板的配對通常顯示出獲得的形狀不嚴格相同，這在組裝期間并最終使這些玻璃單元的光學性能發生問題。[0012]本發明提出了用于曲面疊層玻璃單元的生產方法，其公開在權利要求1中。
[0013]為了形成這些低厚度的疊層玻璃單元，作為其原理之一，本發明提出了組裝兩塊不同厚度的玻璃板，在組裝前它們也具有不同的形狀，其中在先彎曲的最厚的板主要決定組件的最終形狀。換句話說，在組裝兩塊板形成最終疊層玻璃的操作中，最薄的板經歷實質上使它成形為較厚板的形狀的變形操作。在這個操作中，厚板也可在其形狀上經歷一些改變，但這種改變非常有限并且被充分地降低，以便最終疊層玻璃的形狀能夠與厚板在其組裝前的形狀相似。
[0014]為了達到這個結果，需要兩個板的機械彎曲強度特征充分不同。板的厚度主要決定彎曲行為。對于將能夠施加其形狀的較厚板，它的厚度是較薄板厚度的幾倍。根據本發明，該厚度比至少為3:1，且優選4:1。這個比越高，該疊層玻璃的彎曲與較厚板的彎曲越相符。
[0015]對于技術的選擇，尤其是對于厚度不大于以前的單片玻璃單元厚度的玻璃單元的生產，根據本發明的疊層玻璃單元的厚度基本上最多為約4毫米，這包括熱塑性中間層板的厚度。
[0016]所使用的熱塑性板是傳統的板。因此，這主要涉及商業可獲得的厚度為0.38或
0.76毫米的聚乙烯醇縮丁醛板(PVB)。根據本發明的玻璃單元的形成不要求特定的厚度。幾個板的結合也是可能的。然而實際上，最常見的選擇將是使用可得到的板，可能在這些板經歷了使用本領域已知做法的拉引操作之后。實際上，優選使用具有不大于0.8毫米的厚度的中間層板，無論這個板的性質是什么。
[0017]根據上述內容，在根據本發明的玻璃單元中，該兩塊玻璃板的組合厚度有利地不超過3.7毫米。這個組合厚度通常小于3.2毫米且優選小于2.8毫米。
[0018]作為上述指出的條件的結果，該第二塊玻璃板(其在組裝期間必須經歷顯著的變形)需要相對地薄。其越薄，成形越容易。
[0019]為了從與厚度減小相關的優點中受益，優選選擇具有厚度最多等于0.8毫米，優選地最多等于0.6毫米的第二塊板。薄至0.4毫米的板也非常適合根據本發明的產品。
[0020]生產條件和后序的使用非常薄的層的條件造成對厚度減小的限制。根據本發明的疊層玻璃單元的薄板的厚度有利地不小于0.1毫米，并且優選不小于0.2毫米。
[0021]然而，在該疊層結構的最厚板的情況下，它的厚度保持為有限的厚度，以免損害減輕組件重量的好處。該板的厚度優選不大于3.2毫米，并且特別優選不大于2.1毫米。對于具有最小厚度的疊層玻璃單元，該“厚”板可薄至1.6毫米，或甚至更低，特別是1.2毫米。
[0022]除了板的厚度，在組裝前它們形狀的差別也是用于提供隨著時間變化品質穩定的玻璃單元的決定因素。引入這些板中的應力實際上必須保持在限度內，該限度為疊層玻璃單元能夠承受的，且沒有后序變形或沒有損害玻璃單元的性能，尤其是機械性能的風險。
[0023]施加的應力首先涉及經歷了最顯著變形的第二塊板。可以被承受且沒有在疊層組件中出現故障的風險的應力也取決于板的厚度。該第二塊板的厚度越小，該板的柔韌性越大并且產生的變形越大，且因此產生的表面應力可能是顯著的。
[0024]作為經歷的均勻彎曲的函數的可施加到玻璃板的最大應力由下式表示:
[0025]σ =E.h/2.R(l-n2)
[0026]其中，h是板的厚度，R是曲率半徑，E是楊氏模量(實際上玻璃為72GPa)，并且η是泊松系數(實際上為0.22)。
[0027]從這個方程計算，對于每個厚度和基本上沒有超過界限的應力，推導出可施加到板上的曲率半徑。必須遵守的表面應力的選擇取決于使用的方法。尤其是，必須在永久應力，正如它們的名稱所表明的，也就是在板中永久存在的應力和暫時應力之間進行區分。后者是那些由附加變形導致的應力。在車輛的情況下，這些應力是作為車輛狀況的函數的客艙的有限變形的結果。永久應力是那些在目前情況下施加界限值的應力。它們需要低于板能夠承受的暫時應力。
[0028]實際上，對于第二塊板盡力不超過的表面應力有利地為50MPa，優選地為30MPa。
[0029]下面給出的實施例顯示什么樣的與板厚度相關的曲率符合這些選擇。
[0030]組裝條件方面的限定也可以表示為與施加到玻璃單元上的曲率相關。對于在根據本發明的玻璃單元的生產中應當優選遵守的條件，考慮板厚度的施加的曲率的意義形成了另一個途徑。
[0031]有利地，第一塊板的曲率必須具有不小于I米，優選不小于1.5米的半徑。
[0032]此外，可接受的曲率考慮第二塊板可承受的變形。如果該第二塊板不是平的，而它本身最初是曲面的，可更強調最終的曲率并且導致的變形保持為有限的。對于根據本發明的玻璃單元，第二塊板的最小曲率半徑R2與第一塊板的最小曲率半徑R1的比有利的是這樣的，使得民/%>2，且優選民/%>10。當在優選的情況下，該第二塊板是平的時，該比是無窮大。
[0033]關于板的機械強度，也必須考慮可源自板的邊緣的易碎性。已知玻璃板邊緣的微裂縫的存在，如果沒有采取措施來穩定這些微裂縫會產生破裂。最常用的減小或消除現有技術的單片板中的這些裂縫的方法是對邊緣進行仔細的“研磨”。因為它們的易碎性，對最薄板邊緣的研磨是易損的操作。如果不能進行研磨或研磨不能夠足以保護板，尤其是薄板，則通過在板的邊緣中引入壓縮應力來有利地實現或完成碎裂開始的預防。
[0034]在單片的情況下，且因此相對厚，現有技術的玻璃單元主要通過熱鋼化操作來實現從邊緣開始的碎裂的預防。
[0035]薄板的熱鋼化是困難的操作。降低熱惰性使得在板的厚度上難以維持足夠的溫度。當對薄板來說該熱鋼化是太易損的操作時，特別有利地使用傳統技術對第二塊板進行化學鋼化。這些技術中，目標是用較大體積的元素例如鉀取代成分例如鈉。
[0036]組裝板的技術必須包括向重疊的板上施加的壓力，在這些板之間已經放置了熱塑性中間層板，并且溫度的升高導致該熱塑性板與兩個玻璃板粘合。為了確保該三個重疊元件之間的接觸，在該兩塊玻璃板之間施加真空使得外部壓力均勻地施加在這兩塊板的整個表面是有利的。
[0037]根據傳統的實施技術，在一個氣密的柔韌包封材料中可獲得真空，將玻璃元件的組件設置在其中。在這種情況下，通過討論的包封袋施加壓力。同樣地用已知的方式，也可能安置一個環形物來僅覆蓋玻璃的邊緣。
[0038]無論使用什么方法來確保在將要層壓的組件上的壓力，該壓力必須足夠來使兩塊玻璃板牢固地與它們之間的熱塑性板互相貼在一起。
[0039]當板像這樣互相壓在一起時，將溫度升高到使熱塑性材料通過接觸與玻璃粘合的水平。將該溫度保持受到限制，以免導致熱塑性材料的過度軟化。在聚乙烯醇縮丁醛(其構成了最常用的熱塑性材料)的情況下，該溫度是約100-120°C。
[0040]在通過熱塑性板產生玻璃板的粘合的步驟后，該疊層玻璃通常不夠透明。后序的處理包括經過在壓力下和比前面施加的用于粘合的溫度高的溫度下的烘爐。在聚乙烯醇縮丁醛中間層的情況下，該達到的溫度升高到例如約140°C。
[0041]可以將根據本發明的疊層玻璃單元的生產方法應用于通常用于形成機動車輛玻璃單元的所有玻璃。這些不僅是透明的玻璃而且也可以是著色的玻璃，即是具有非常低的光透射率的玻璃，例如被稱為“隱私”玻璃的玻璃。
[0042]用于疊層結構的玻璃是相同的或者不同的。如在引言中指出的，該考慮的技術的優點是為配對板提供可能性，其在傳統的同時彎曲技術中不易導致可完全重疊的形狀。
[0043]根據本發明，也可能用功能性層覆蓋兩塊板的一個或另一個，或者該兩塊板。這些通常是釉層，例如，用來遮蓋美學上不令人愉悅的部分，如用來保護這些玻璃單元的膠粘物顆粒。最重要的是，這些是為玻璃提供紅外線反射性能以確保車輛內熱舒適的功能層。
[0044]已知選擇地反射紅外線的層系統在彎曲所需的約為650-700°C的溫度時相對易碎。根據本發明的玻璃單元的潛在優點是允許在不使施加層系統的板經歷這些升高的溫度的情況下就獲得曲面玻璃單元。為此，選擇將該層系統施加到薄板上，該薄板優選僅在組裝期間通過實施的變形被彎曲。
[0045]根據本發明的玻璃單元可以另外包括包含其它已知的功能元件的中間層部件。這些是例如包含光伏電池的中間層或可電控制來改變光透射特性的元件:電致變色元件，懸浮顆粒……。
[0046]其它功能也與中間層的性質有關。尤其是，該玻璃單元可以通過集成具有聲音吸收性能的中間層來配置。這些中間層能夠用它們對于該聲音吸收的貢獻尤其是至少補償玻璃板的厚度的減小部分。
[0047]下面參考附圖詳細地描述本發明，其中:
[0048]附圖1是顯示了本發明的實施原理的圖；
[0049]附圖2是其中舉例說明根據本發明的玻璃單元的尺寸元素的圖；
[0050]附圖3是根據本發明的玻璃單元的組裝周期的第一步驟的圖表；
[0051]附圖4是根據本發明的玻璃單元的組裝周期的第二步驟的圖表；
[0052]附圖5給出了對于三個相應的應力水平，曲率半徑與厚度的比的例子。
[0053]附圖1a顯示了根據本發明的兩塊玻璃板結合的原理。首先用通常的用于彎曲單塊板的技術來彎曲玻璃板I。可以通過施加壓力，通過重力或通過施加壓力和重力的組合實現該彎曲。
[0054]玻璃板2具有基 本上輕微的曲率，或更好是平的。
[0055]該兩塊板具有基本相同的尺寸，使得一旦將它們組裝，它們的邊緣是接近的。這種布置(其沒有精確地表現)意味著當將板重疊時，該平的或幾乎平的板2相對于最初彎曲的板I非常輕微地伸出。為了理解的目的，該圖夸大了形狀上的差別。實際上，由于曲率相對小，最初重疊部分保持非常小，其允許邊緣對邊緣的滿足要求的最終組裝。
[0056]如指出的，為了使板2能夠與板I 一致，它們各自的厚度是非常不同的，其中板2必須經歷利用它的柔韌性的機械變形操作，其厚度比需要更加剛性的板I的厚度小。在組裝期間通過在施加在兩塊板的外側面的壓力來實現板2的變形。[0057]在附圖1b中，除了該兩塊玻璃板，最終的組件還包括傳統用于疊層玻璃單元的類型的熱塑性中間層板3。
[0058]根據本發明的玻璃單元的組成的方法(其基于板在剛度方面的差別)必然導致曲率，該曲率以基本上“圓柱面”的方式，即以單方向進展，與以雙方向進展的“球面”曲率相反。任何球面曲率包括在玻璃板的平面上的“伸展”，只有在升高的溫度下軟化期間伸展是可能的。當冷卻時，玻璃板不具有會給予顯著球面彎曲的彈性。由于這個原因，附圖顯示了在單方向上彎曲的玻璃板。
[0059]該組裝的板具有非常不同的厚度。獲得了就光學品質而言作出令人滿意的響應的組件，例如，通過組裝0.9毫米和3.8毫米的玻璃，但這類組件主要在形成非常小厚度的疊層結構方面令人感興趣。通過舉例的方式，特別令人感興趣的是用0.4毫米的板和1.6毫米的板形成的玻璃單元。與0.76毫米的中間層板結合，它們具有2.76毫米的總厚度，并且比傳統的更大厚度的單片玻璃單元更輕。
[0060]與這些單片玻璃單元相比，根據本發明的玻璃單元還提供有利的機械特性。在這種類型的組件中通過熱塑性板的存在增加了抗侵入特性。此外，如眾所周知的，憑借不同厚度的兩塊板的組件的優點，被稱為“卵石試驗(gravel test)”的沖擊試驗顯示了較好的抵抗力。
[0061]附圖2示意地顯示了與根據本發明的疊層玻璃單元相關的結構參數，除了那些在附圖1a中顯示的涉及厚度Ii1和h2的參數。顯示了曲率半徑R1和R2與在板組裝前存在于它們之間的最大距離d。根據本發明，在最通常的情況下，板2是平的，半徑R2是無窮大。
[0062]板的組裝包括兩個步驟，它的實施條件顯示在附圖3和4中。
[0063]對板進行玻璃板和熱塑性中間層的結構元件的裝配的第一步驟包括在壓力和升高的溫度下放置。
[0064]附圖3指出隨著用分鐘表示的時間，施加的壓力(用巴表示)和溫度的發展。壓力表示為負的以說明形成了相對真空的事實，其不僅使壓力通過將板放置其中的包封袋施加到板上，而且同時使這些板之間存在的空氣的消除成為可能。
[0065]在整個操作中施加下沉并且只在溫度回到環境溫度時才減輕，其中在用于玻璃板的粘合的必需的軟化時間后，熱塑性中間層于是完全地得到穩定。對于聚乙烯醇縮丁醛中間層，粘合在對應于約110°C的溫度水平的階段發生。
[0066]在該第一步驟期間，該下沉將板互相貼合在一起，使剛性較小的板I貼合成板2的形狀。該中間層對這個成形操作不造成任何阻力，當板2較薄并因此更柔韌時，該成形操作更加容易。
[0067]在粘合步驟結束時，這些板得到了很好地保護。該疊層玻璃單元也需要在壓力下的烘爐階段，該階段提供給玻璃單元最終的透明度。實際上，在粘合后，該玻璃單元也是模糊的，因為在玻璃板表面和中間層表面之間沒有完全均勻地粘合。對于PVB中間層，在較高溫度，例如140°C，和12巴的壓力下的烘爐能夠使光透射率得到提高。在烘爐階段，組件必須保持在壓力下以防止分層。
[0068]附圖4顯示了需要的烘爐溫度(直線)和玻璃的溫度(曲線)。壓力用虛線表示。
[0069]附圖5顯示了第二塊板的厚度和在組裝期間施加到它上的曲率半徑之間存在的關系。該圖表顯示了當將表面應力設置為不被超過時的該關系。作為一個指示，示出了三個應力值:10MPa、20MPa 和 50MPa。
[0070]這個圖表非常清楚地顯示，對于相同厚度，曲率半徑大大地取決于可接受的應力水平。作為一個指示，對于0.4毫米厚的板，如果接受50MPa的應力，則曲率半徑可以小至300毫米。如果應力一定不大于lOMPa，則曲率半徑一定不小于1500毫米。
[0071]如果板的厚度增加，可接受的曲率半徑也更大。換句話說，為了能夠提供具有相對小的曲率半徑的板，需要選擇厚度盡可能小的板。
[0072]在與先前的彎曲的板的初始曲率有關的最終的玻璃的顯著的變化中，也發現了使用非常薄的第二塊板的優點。最大變形的測量結果存在于初始形狀和對應于組件的形狀之間。
[0073]作為一個指示，對于在曲率的方向延伸超過50厘米的板，以及在兩個板之間的最大初始間隔(d附圖2)，并取決于各自板的厚度，變化記載如下:
[0074]?板I為1.6毫米；d為8.5毫米；板2為0.4毫米；組裝后的改變為約I毫米；
[0075]?板2為3.8毫米，d為12.3毫米；板2為0.4毫米；組裝后的改變為約0.4毫米。
[0076]如可預測的，當板I較厚時，該改變較不易察覺。這些值對應于相對顯著的曲率。當然，板的選擇和板I初始曲率必須考慮在生產具有生產商要求的尺寸的玻璃單元中的這些改變。
[0077]也已經進行試驗來驗證沖擊阻力。實際上，該“卵石試驗”包括將球從逐漸增加的高度落到玻璃上。確定球落在上面的板破裂的高度。根據生產商的要求和對于側窗，所考慮的沖擊將以朝向客艙的方向施加到板上。在這些條件下，該沖擊因此施加在處于應力下的薄板上。在1.6/0.4毫米的板I/板2組件中，由于該薄板被鋼化，確定的高度與對應于那些對單片玻璃單元觀察得到的高度等價。
【權利要求】
1.疊層曲面機動車輛玻璃，通過組裝第一塊玻璃板、熱塑性中間層板和第二塊玻璃板產生，所述第一塊玻璃板在該組裝前是曲面的，所述第二塊玻璃板具有不大于第一塊玻璃板厚度的三分之一的厚度，其中，該第二塊玻璃板不具有曲率，或在它與第一塊玻璃板和熱塑性中間層板組裝前，具有明顯小于該第一塊玻璃板的曲率的曲率。
2.根據權利要求1的玻璃，其中，兩塊玻璃板的組合厚度不大于3.7毫米，且優選不大于2.8毫米。
3.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該第一塊玻璃板具有不大于2.1毫米的厚度。
4.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該第二塊玻璃板具有不大于0.8毫米，且優選不大于0.6毫米的厚度。
5.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該第二塊玻璃板具有不小于0.2毫米的厚度。
6.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該第一塊玻璃板具有不大于3.2毫米，且優選不大于2.1毫米的厚度。
7.根據前述權利要求之一的玻璃,其中，該第一塊玻璃板的曲率是圓柱面并且曲率半徑不小于I米，且優選不小于1.5米。
8.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，在組裝前，該第二塊玻璃板的曲率半徑相對于第一塊玻璃板的曲率半徑的比是這樣的，使得且優選民/%>10。
9.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該第二塊玻璃板在組裝前不是曲面的。
10.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該中間層板具有不大于0.8毫米的厚度。
11.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，在進行的組裝中，該第二塊玻璃板具有不大于50MPa，且優選不大于30MPa的表面應力。
12.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，至少該第二塊玻璃板是化學鋼化的。
13.根據前述權利要求之一的玻璃，其中，該第二塊玻璃板在與熱塑性中間層接觸的面上具有用于過濾紅外線的層系統。
14.根據前述權利要求之一的玻璃，其構成機動車輛的側窗玻璃。
【文檔編號】B32B17/10GK103635315SQ201280033171
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2012年6月18日 優先權日:2011年7月4日
【發明者】Q·吉拉德, R·胡伯特, B·勒孔特, R·洛索特, N·路卡 申請人:旭硝子歐洲玻璃公司