[发明专利]包含低膨胀玻璃的玻璃层压体

说明书

提供了一种用于层压玻璃制品的设备和相关方法，所述层压玻璃制品包括：第一材料的第一层，第一片材具有小于2毫米的厚度和在0至300℃测量的第一热膨胀系数(CTE)；第二材料的第二层，第二片材具有大于2毫米的厚度和大于第一CTE的第二CTE；以及在第一层和第二层之间的聚合物中间层，其中，第一玻璃片材的表面压缩应力大于4MPa。

相关申请的交叉引用

本申请根据35U.S.C.§119，要求2020年11月25日提交的第63/118,246号美国临时申请的优先权权益，其内容通过引用全文纳入本文。

发明领域

一般来说，本公开涉及包括多层组件的层压体的各种实施方式，所述多层组件具有在层压期间构造的压缩应力，以在玻璃层压制品中提供改进的性能。

背景

层压结构的一些应用包括由玻璃片材制成的汽车和建筑窗户。在一些应用中，玻璃板(glass pane)具有相似的厚度和成分。这些构造中所用的玻璃可以厚数毫米，导致整个窗户的重量过重。

发明概述

先前方法的一个问题是：含有薄玻璃层片(glass ply)的层压体可能不像含有薄玻璃的层压体那样耐静载荷。厚度小于2毫米的玻璃不能进行热强化或回火以提高强度(如ASTM C1048所定义)。化学强化仅对于含碱的组合物是可能的，并且增加了显著的加工成本和复杂性。如果层压体中较厚的层片进行热强化或回火，那么薄层片可能会成为层压体整体耐载荷性的限制因素。建筑窗户取决于其尺寸和位置可能需要承受强风和雪荷载。

本公开的一个或多个实施方式通常针对层压结构，其中，两层或更多层具有不同的材料性质，例如热膨胀系数和/或厚度，其中，这些层使用粘弹性粘合剂中间层连接。薄融合玻璃(fusion glass)可用于替代玻璃层片中的一个，从而减轻层压制品的重量。

本公开的一个或多个实施方式中，使用低膨胀玻璃作为层压体的薄层片，以在层压工艺期间产生压缩应力，从而提高失效载荷。将该方法应用于制造具有聚乙烯醇缩丁醛(PVB)中间层的玻璃-玻璃层压体，然而，其也可以应用于其他中间层材料体系，如本文所公开。

在一些实施方式中，该工艺从不同材料的平坦片材(如具有不同热膨胀系数(CTE)的那些)开始。对片材进行层压以在片材之间粘附中间层，从而形成玻璃层压制品。不囿于任意特定机理和/或理论，认为由于粘合剂中间层在升高的温度(如100～150℃)下固化，当结构冷却(如，退火)至室温时，两种材料之间的热膨胀差异将导致均匀双轴应力。因此，第一玻璃片材(即，低膨胀层片)将在压缩应力下进行构造，并且因此能够在断裂之前承受比未强化玻璃(例如，具有相同厚度和组成但没有该压缩应力构造的玻璃)更高的表面应力(例如，来自更高的施加载荷)。

薄玻璃(≤2毫米)并不能进行热强化或回火以提高强度(如ASTM C1048所定义)。化学强化对于不含碱的组合物(由于其更高的可见光透射性而是理想的)是不可行的，并且增加了显著的加工成本和复杂性。

在一方面中，提供一种层压玻璃制品，其包括：第一透明或半透明材料的第一层，该第一片材具有小于2毫米的厚度和在0至300℃测量的第一热膨胀系数(CTE)；第二透明或半透明材料的第二层，该第二片材具有大于2毫米的厚度和大于第一CTE的第二CTE；和聚合物中间层，其位于第一层和第二层之间并且构造成使第一层附着至第二层，其中，第一玻璃片材的表面压缩应力大于4MPa。

在一些实施方式中，聚合物中间层包括：聚乙烯醇(PVA)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、乙烯-乙酸乙烯酯(EVA)、离聚物、聚乙烯醇缩乙醛热塑性聚氨酯(TPU)。

在一些实施方式中，第一CTE小于60x 10^-7/℃。

在一些实施方式中，第二CTE大于75x 10^-7/℃。