[发明专利]具有高的玻璃-聚合物中间层粘附的层叠玻璃结构

说明书

背景技术

本申请要求2013年4月22日提交的美国临时申请第61/814569号的优先权，其全文通过引用结合于此。

本发明一般地涉及层叠玻璃结构，更具体地涉及这样的层叠结构，其在聚合物中间层与至少一块玻璃片之间具有较高的粘附，该结构可用于汽车玻璃窗和其他车辆和建筑应用。

玻璃层叠可用作建筑和车辆或运输应用(包括汽车、机车、火车和飞机)中的窗和玻璃窗。玻璃层叠还可用作栏杆和阶梯中的玻璃面板，作为用于墙壁、柱子、电梯桥厢和其它建筑应用的装饰性面板或盖板。玻璃层叠还可用作用于标志牌、显示器、电器、电子设备和家具的玻璃面板或盖板。用于建筑和车辆应用中的玻璃层叠的一般类型包括透明的和着色的层叠玻璃结构。如本文所用，玻璃窗或层叠玻璃结构(玻璃层叠)是具有至少一块玻璃片层叠到聚合物层、膜或片的窗、面板、壁或者其他结构中的透明、半透明、半透明的或不透明部分。但是，此类层叠结构可用作标志牌、电子显示器、电子设备和家电以及许多其它应用的盖板玻璃。

可以采用2.27kg(5磅)落球测试来确定此类玻璃层叠的耐穿透性，其中可以通过梯或能量方法来测量中位破碎高度(MeanBreakHeight)(MBH)。例如，用于美国车辆中的汽车挡风玻璃必须符合ANSIZ26.1规范中的最小耐穿透性规格(12英尺下100％的通过)。在世界上的其他地区，需要符合类似的规范。在美国和欧洲，对于用于建筑应用的层叠玻璃，也存在具体规范要求，其中，必须符合最小耐穿透性。

梯法采用冲击塔，钢球从所述冲击塔以各种高度跌落到30.5x30.5cm的样品上。MBH定义为50％的样品接住球，50％的样品发生穿透的落球高度。将测试层叠体水平地支撑在类似于ANSIZ26.1规范所述的支撑框架中。如果需要的话，使用环境舱将层叠调节至所需的测试温度。通过将样品支撑在支撑框架中，并将球从接近预期MBH的高度跌落到层叠样品上，来进行测试。如果球穿透层叠，则结果记录为失败，如果接住球，则结果记录为接住。如果结果为接住，则从比之前测试高0.5m的跌落高度重复该过程。如果结果为失败，则从比之前测试低0.5m的跌落高度重复该过程。重复该过程直至使用了所有的测试样品。然后将结果制成表格，计算每个跌落高度的接住百分比。然后将这些结果以接住百分比vs.高度制图，在图上绘制出表示数据的最佳拟合的线。MBH是5磅的球以50％可能性穿透层叠的大致高度。

可以采用捶打粘附测试(捶打粘附值没有单位)测量聚合物中间层与玻璃片的粘附。捶打测试是测量层叠玻璃中玻璃与PVB或其他中间层的粘附的标准方法。测试包括将层叠体调节至0F(-18C)过夜，然后用1磅的锤子“捶打”或冲击样品，使得玻璃粉碎。通过与PVB中间层脱落的玻璃所得到的暴露的PVB的量来判断粘附。除去所有未粘附到中间层的破碎玻璃。将保持与中间层片粘附的玻璃与一组标准已知锤打规格进行视觉对比，数字越高，保持与片粘附的玻璃越多，即，捶打粘附值为零表示没有玻璃与中间层保持粘附，捶打值为10表示100％的玻璃保持与中间层粘附。对于典型玻璃/PVB/玻璃层叠，为了实现可接受的耐穿透性(或者冲击强度)，玻璃/PVB的界面粘附水平应该维持在约为3-7个捶打单位。对于典型玻璃/PVB/玻璃层叠，3-7(优选4-6)的捶打粘附值实现可接受的耐穿透性。对于小于2的捶打粘附值，在典型玻璃/PVB/玻璃的冲击过程中，从片和玻璃损失过多的玻璃，并且还可能发生层叠完整性(即，分离)和长期耐用性的问题。对于大于7的捶打粘附值，在典型玻璃/PVB/玻璃中玻璃与片材的粘附通常过高，可能导致层叠具有差的能量消散和低的耐穿透性。

玻璃窗构造通常包括两层2mm厚的钠钙玻璃(热处理或退火的)以及聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中间层。这些层叠构造具有一些优势，包括低成本、足以应用于汽车和其它应用的抗冲性和刚度。但是，因为它们有限的抗冲性，这些层叠体通常具有差的性能，并且当被路边石头撞击、故意破坏和/或遭遇其它冲击事件时，具有更高的破碎概率。大多数的汽车层叠玻璃结构使用PVB中间层材料。为了实现可接受的PVB中间层与玻璃的粘附以及耐穿透性，控制盐或向PVB制剂添加其他粘附抑制剂，以降低PVB膜与玻璃的粘附。但是，降低PVB中间层与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。对于广泛用于建筑应用的离聚物中间层(例如购自杜邦公司(DuPont)的)，通常需要粘附促进剂来增加离聚物中间层与玻璃的粘附。

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发明内容