[发明专利]一种热强化夹层玻璃

说明书

技术领域：

本发明涉及一种夹层玻璃，特别是一种具有合适的中间区域的机械强度和更高的边缘区域的机械强度的热强化夹层玻璃，尤其适用于汽车挡风玻璃及天窗玻璃。

背景技术：

夹层玻璃即使受到外力破损，产生的玻璃碎片也很少，对驾驶员以及乘客的伤害较小，是一种安全玻璃，因此夹层玻璃被广泛运用于车辆、飞机、建筑等的窗玻璃上。如果玻璃的表面应力过大，玻璃往往难以在人员撞击时候发生破损，因此无法给撞击人员提供必要的缓冲及安全保护，而且较高的表面应力使其破坏后将产生细小的玻璃碎片，这些玻璃碎片粘结在夹层玻璃中间膜上将影响车辆驾乘人员的视野，极易产生交通事故。因此，现有的前挡玻璃的表面应力一般都要求小于3MPa。

另一方面,车辆用窗玻璃正朝着大面积、轻量化、多功能和美观舒适的方向发展。在越来越紧迫的能源问题面前，车辆窗玻璃的轻量化一直都是汽车生产厂商及设计者最关注的焦点，通过降低车辆用窗玻璃的厚度，可以减少汽车零部件的重量，进而降低车辆的能源消耗。但是，随着车辆用窗玻璃的厚度越来越薄，车辆用夹层玻璃表面的机械强度也越来越低，在安装、使用过程中，玻璃表面容易因碰撞或冲击而破损。

此外，车辆用夹层玻璃通常被嵌入安装在车辆的框中，由于美观的需要，越来越多的车型至少保留一条玻璃边部裸露在外。这样，在安装及使用过程中，为了防止车辆用夹层玻璃因受到外力撞击而破损，夹层玻璃周边就必须有合适的边缘压应力和边缘张应力以保证夹层玻璃边部有足够的机械强度。较高的边缘压应力有助于保护玻璃边部，而较高的边缘张应力会导致玻璃边部在受到外力撞击时容易破损。对此，国标GB9656-2003也有相应的规定(边缘张应力≤7MPa，边缘压应力≥4MPa)。美国康宁股份有限公司的S.T.Gulati、H.E.Hagy和J.F.Bayne曾对玻璃的周边应力和玻璃的慢性破裂做过研究，发表了《汽车前挡玻璃的慢性破裂》(英文名称为Delayed Cracking in Automotive Windshields，原文见Materials Science Forum Vols. 210-213 (1996) pp 415-424)这篇论文,该论文指出，当玻璃的周边张应力大于1000psi(合6.895MPa)，使用60目砂纸摩擦周边就会出现玻璃破裂，能较好的反应玻璃在实际使用中的破损状况，因此可以用于检测和纠正玻璃生产加工过程中的不良因素，但是该论文没有对玻璃的表面应力对汽车用夹层玻璃的机械性能及安全性能的影响进行进一步的研究。

在现有技术的专利文献中，如美国专利US5484657公开了一种表面压应力为40～100MPa、边缘压应力为50～100MPa的夹层玻璃。虽然较高的表面压应力大大提高了玻璃表面的机械强度，能避免玻璃发生破损。但是较高的机械强度的玻璃往往难以在人员撞击时候发生破损，因此无法给撞击人员提供必要的缓冲及安全保护，而且较高的表面应力使其破坏后将产生细小的玻璃碎片，这些玻璃碎片粘结在夹层玻璃中间膜上将影响车辆驾乘人员的视野，极易产生交通事故。由于其边缘压应力较大，因此边缘张应力一般也较大，在安装过程中玻璃边部受到外力撞击，或者在使用过程中玻璃裸露边受到飞石或其他材料撞击，就容易发生玻璃破损问题。

美国专利US7070863中公开了一种边缘压应力为20～80MPa、表面压应力为5～60MPa、板芯张应力为0～15MPa的夹层玻璃。这种玻璃的表面应力过大，只适用于汽车侧窗玻璃和后挡玻璃。虽然较高的表面压应力大大提高了玻璃表面的机械强度，能避免玻璃破损。但是如果机械强度过高，玻璃往往难以在人员撞击时候发生破损，因此无法给撞击人员提供必要的缓冲及安全保护，无法满足国标GB9656-2003及欧盟ECE R43等标准中关于汽车前挡风夹层玻璃的人头模试验要求。另外，较高的表面应力使其破坏后产生细小的玻璃碎片，这些玻璃碎片粘结在夹层玻璃中间膜上将影响车辆驾乘人员的视野，极易发生交通事故。同样由于其边缘张应力较大，在安装过程中玻璃边部受到外力撞击，或者在使用过程中玻璃裸露边受到飞石或其他材料撞击，就容易发生玻璃破损问题。

显然，以上专利文献中所述的夹层玻璃并不适合用于嵌入安装在车辆的框中，以及保留一条玻璃边部裸露在外的车辆前风挡及前门窗玻璃。