[发明专利]在其所有玻璃片材破裂时具有最小变形的航空层压窗玻璃

说明书

本发明涉及一种用于车辆或建筑物的层压窗玻璃，其特征在于，其包括内结构玻璃片材和外结构玻璃片材，该内结构玻璃片材具有为400至1000MPa的表面压缩应力与为100至500，优选至少等于150μm的交换深度，并且外结构玻璃片材具有为50至300MPa的表面压缩应力与为50至100µm的交换深度，条件是这两者的乘积最多等于25000MPa.µm。本发明还涉及将该层压窗玻璃作为加压飞机的窗玻璃的用途。

经受耐鸟撞击冲击的要求且进行加压的飞机的航空窗玻璃(例如商用航空)必须承受住窗玻璃的结构片层之一破裂：所述片层之一的破裂不得导致窗玻璃的失去也不得引起座舱的降压。片层是指层压窗玻璃的构成片材；它可以是玻璃片材或聚合物材料片材。结构片层是指具有足够厚度以被认为参与结构的坚固性，机械强度和断裂强度的片材。

在所有玻璃片层破裂的情况下，没有规范要求来要求层压窗玻璃的强度。但是，在提高飞行安全的措施中，这些要求可能被某些制造商加入。

在所有玻璃层破裂的情况下，玻璃制窗玻璃特别容易遭受减压的风险。

航空窗玻璃是由通过粘合剂中间层(热塑性中间层，例如聚乙烯醇缩丁醛(PVB)或聚氨酯(PU))组装的玻璃片材或聚合物材料片材(通常是航空品质的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA))或玻璃片材和聚合物材料片材构成的层压窗玻璃。

在玻璃制窗玻璃的情况下，对鸟撞击的抵抗力通过两个具有很高断裂应力的厚玻璃来确保。这种高的断裂应力可以通过剧烈的热淬火来获得，但更优选地是通过化学增强来获得。

结构片层数目为两个，使得，在这些玻璃之一破裂(无论出于何种原因)的情况下，窗玻璃保留了其对座舱内部增压的抵抗力，并继续为其提供增压。

被称为“螺栓固定”窗玻璃(在窗玻璃和结构-飞机壳体-之间的螺栓连接)的窗玻璃，通过其该窗玻璃被整体地连接到飞机结构，对所有片层的破裂不敏感或很少敏感。这时，正是中间层充当膜的作用，该膜膨胀而不会破裂同时确保密封性。螺栓固定窗玻璃可以具有由聚合物材料制成的结构片层(因此可以直接钻孔以附着到结构上)也可以具有由玻璃制成的结构片层，钻孔的插入物(金属和/或复合材料)在外围结合到由玻璃制成的结构片层上，从而允许与结构连接。

夹紧的窗玻璃仅通过夹紧窗玻璃的外围密封件才与结构连接。在所有片层破裂的情况下，窗玻璃的刚度急速下降并且这些窗玻璃有被移位的风险。

螺栓固定窗玻璃非常昂贵：

-航空PMMA是一种昂贵的材料；

-将插入件粘合到玻璃窗玻璃上很复杂。

此外，螺栓紧固由于由于飞机加压而引起的结构变形而导致窗玻璃的高机械应力。

由玻璃制成的窗玻璃具有高增强，优选化学增强。这种增强作用使玻璃的表面处于压缩状态，而芯部不可避免地处于拉伸状态。在引发局部破裂的情况下，芯部的这种拉伸引起玻璃的总破裂。芯部的应力越高，玻璃破裂成小块的可能性就越大；在所有片层破裂之后，中间粘合剂和碎玻璃的层压体处于更加柔软。

因此，在对抗鸟撞击的要求(其要求玻璃的强烈加强)和在所有片层破裂的情况下对抗压的需要之间存在矛盾。

当层压窗玻璃的结构部分由外玻璃片材(外部大气侧)和内玻璃片(例如飞机的座舱侧)组成时，和当该层压窗玻璃遭受到鸟撞击时，受到撞击的层压窗玻璃的表面变形，同时形成凹面并产生压缩应力；层压窗玻璃的与冲击相反的表面相反地发生变形，从而形成凸面并产生拉伸应力。然而，即使在没有加强时，玻璃在压缩下的性能也非常好。恰恰相反，需要增强其表面在张力下变形的玻璃。因此，在这里是内结构片材承受高的拉伸机械应力，外结构片材受到显著小得多的应力。然而，这种应力较小的外玻璃片材的存在使层压窗玻璃机械地硬化并且限制了内玻璃片材受到的应力。

本发明在于区分两个结构片层的机械性能，通过优先考虑：