CN107848265B - 冷成形的层压制品 - Google Patents

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Abstract

本公开的原理和实施方式一般涉及由复杂弯曲的基材和平坦的基材制成的复杂弯曲的层压制品，例如汽车窗玻璃，以及由弯曲的基材和平坦的基材冷成形复杂弯曲的玻璃产品的方法。在一个或多个实施方式中，层压制品包含第一复杂弯曲的玻璃基材，其具有第一表面和与第一表面相对的第二表面；第二复杂弯曲的玻璃基材，其具有第三表面和与第三表面相对的第四表面，在二者之间具有一定的厚度；和附于第二表面和第三表面的聚合物中间层，其中，第三和第四表面分别具有不同的压缩应力值，使得第四表面的压缩应力值大于第三表面的压缩应力值。

Description

冷成形的层压制品
相关申请的交叉引用
本申请依据35 U.S.C.§119要求2016年5月20日提交的系列号为62/339,145的美国临时申请；2016年1月21日提交的系列号为62/281,301的美国临时申请和2015年7月10日提交的系列号为62/190,828的美国临时申请的优先权权益，它们的内容作为本文的基础，并通过引用全文纳入本文。
技术领域
本公开的原理和实施方式一般涉及冷成形的复杂弯曲的层压制品和冷成形所述层压制品的方法。
背景技术
弯曲的层压制品用于各种应用，包括汽车玻璃和建筑窗户。对于这些应用，玻璃片被精确弯曲成限定的形状和/或曲率，该限定的形状和/或曲率由开口的构造和尺寸以及交通工具类型或建筑美学决定。这种弯曲的层压制品可以通过将平坦的玻璃片加热到合适的成形温度，对片材施加力以改变其形状，然后将两片弯曲的片材层压在一起来制造。这一过程通常被称为“热弯”过程。在一些已知的实例中，玻璃可在加热炉中被加热，并且当片材仍处于高温状态(达到或者接近玻璃的软化温度)时，在加热炉中成形。玻璃片也可以通过以下步骤来弯曲：首先在加热炉中将玻璃片加热到达到或者接近玻璃软化温度的合适温度，然后将玻璃片转移到位于加热炉外面的玻璃弯曲设备。经历此类弯曲操作的玻璃片通常具有2.5mm、3mm或更大的厚度。
弯曲的层压制品通常必须满足严格的光学要求，以及门或窗的可视区必须不存在可干扰通过弯曲的层压制品的清晰视野的表面缺陷和光学畸变。在弯曲操作过程中没有达到合适温度的玻璃可能表现出光学畸变，例如辊波(光学辊畸变)和/或离散斑点和/或缺陷，它们可能使弯曲的片材不适于预定目的。
现存的成形复杂弯曲的层压制品的方法目前要求在达到或接近玻璃软化点加热和弯曲两块玻璃片，进而形成单个层压制品，和/或通常使用非常厚的玻璃片促进弯曲操作，这导致层压制品具有较大的总重量。另外，当两块玻璃片要求不同的成形条件或工艺时(例如，由于具有不同的软化点和/或厚度)，这两块玻璃片通常分别成形然后结合，这经常导致形状不匹配以及不必要的加工步骤和成本。因此，这种方法要求复杂的制造工艺，使得制造时间更长及成本更高。
汽车玻璃和建筑应用对复杂弯曲的层压制品的需求日益增加，要求这些复杂弯曲的层压制品比目前可用的层压制品更薄。因此，需要一种可使用较少的工艺步骤成形和层压的，并且具有更精确的外形匹配程度的层压制品。
概述
本公开的第一个方面涉及具有复杂弯曲形状的层压制品。在一个或多个实施方式中，通过将平坦的基材层压到弯曲的基材来冷成形层压制品。如在本文中所使用的，“冷成形”是指在远低于任一基材的软化温度的温度下进行的层压制品成形过程。根据一个或多个实施方式，在低于任一基材的软化温度至少200℃的温度下冷成形层压制品。在一些实施方式中，冷成形的、复杂弯曲的层压制品包括薄基材(例如，厚度小于约1mm)，使得层压制品具有降低的重量。本文中的一个或多个实施方式的层压制品表现出合意的复杂弯曲的形状，而不具有在已知的复杂弯曲的层压制品(通常使用热弯工艺成形)中经常发现的光学缺陷和畸变。
在一个实施方式中，层压制品包括：第一复杂弯曲的玻璃基材，其具有第一表面、与第一表面相对的第二表面和其间的第一厚度；第二复杂弯曲的玻璃基材，其具有第三表面、与第三表面相对的第四表面和其间的第二厚度；和附于第二表面和第三表面的聚合物中间层。
在一个或多个实施方式中，第一复杂弯曲的玻璃基材和第二复杂弯曲的玻璃基材中的一者或两者具有约0.1mm至约1mm或约0.2mm至约0.7mm的厚度。特别地，在一个或多个实施方式中，第二复杂弯曲的玻璃基材的厚度比第一复杂弯曲的玻璃基材的厚度小。在一个或多个实施方式中，第三和第四表面分别具有压缩应力值，使得第四表面的压缩应力值比第三表面的压缩应力值大。在一个或多个实施方式中，第一和第三表面形成凸表面，而第二和第四表面形成凹表面。
本公开的另一个方面涉及一种用于形成层压制品的方法。在一个实施方式中，一种生产复杂弯曲的层压制品的方法包括：在复杂弯曲的基材和平坦的强化玻璃基材之间放置粘结层以形成堆叠体；向堆叠体施加压力，以将强化的玻璃基材压向粘结层，所述粘结层被压向复杂弯曲的基材；和将复杂弯曲的基材、粘结层和复杂弯曲的强化玻璃基材加热至400℃以下，以形成复杂弯曲的层压制品，其中强化玻璃基材的形状顺从于复杂弯曲的基材形状。
本文所述的方法无需对两块基材进行加热和弯曲，因此，通过避免对两块基材进行加热和弯曲操作而降低了制造时间和成本。在一个或多个实施方式中，所述方法包括对一个基材进行化学强化、热强化、机械强化或它们的组合。
在另一个实施方式中，一种生产复杂弯曲的层压制品的方法包括：形成具有两个主表面和其间的一定厚度的第一玻璃基材，以具有沿着两个轴的曲率，并提供复杂弯曲的玻璃基材；将复杂弯曲的玻璃基材与粘结层和第二玻璃基材排列在一个堆叠体中，以使得粘结层位于复杂弯曲的玻璃基材和第二玻璃基材之间。在一个或多个实施方式中，第二玻璃基材具有两个主表面和其间的一定厚度，以具有沿着两个轴的曲率，其中第二玻璃基材的曲率与第一玻璃基材的曲率不匹配。在一个或多个实施方式中，所述方法包括在室温下向所述堆叠体施加压力，以成形第二玻璃基材，使其与复杂弯曲的玻璃基材的曲率相符，进而形成复杂弯曲的层压制品。
在以下的详述中给出了其他特征，其中的部分特征对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详述、权利要求书以及附图在内的本文所述的各个实施方式而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详述都仅仅是示例性的，并且旨在提供用于理解权利要求的性质和特性的总体评述或框架。附图提供了进一步理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图说明了一个或多个实施方式，并与说明书一起用来解释各个实施方式的原理和操作。
附图简要说明
图1例示了层压制品的一个示例性实施方式的截面图；
图2例示了在成形之前，平坦的玻璃基材、弯曲的玻璃基材和中间的膜层的一个示例性实施方式的截面图；以及
图3为示出了根据本公开的一个实施方式的层压制品的层压形状的图表。
详述
下面将详细说明各个实施方式，这些实施方式的实例在附图中示出。
说明书中提及的“一个实施方式”、“某些实施方式”、“各个实施方式”、“一个或多个实施方式”或“一种实施方式”意为结合实施方式描述的具体特征、结构或性质包括在本公开的至少一个实施方式中。因此，在说明书中各处出现的短语“在一个或多个实施方式中”、“在某些实施方式中”、“在各个实施方式中”、“在一个实施方式中”或“在一种实施方式中”不一定都涉及本公开的同一个实施方式。而且，具体的特征、结构、材料或性质可以任何合适的方式组合在一个或多个实施方式中。
汽车和建筑应用经常要求轻量而机械强度高的层压制品用于各种用途。在汽车领域，需要降低车辆重量从而提高燃油效率。降低车辆重量的一种方式是降低层压制品和/或用于层压制品的基材的厚度。还存在满足审美要求的具有日益复杂弯曲形状的层压制品的需求。例如，在汽车领域，挡风玻璃、背光灯、天窗、固定式车顶面板、和侧边灯是利用具有复杂弯曲形状的层压制品。在建筑领域，此类复杂弯曲的层压制品可以在各种外部和内部应用场合得到使用(例如墙体、台面、电器、组合家具等)。
无机材料的弯曲要求经常限制用于弯曲的层压制品的板层厚度。已经发现厚度为约1.5mm或1.4mm或更小的薄玻璃基材冷却得过快而不能通过合理地使用已知的热弯方法弯曲和成形，这可导致不可接受的瑕疵或者导致层压制品在热弯操作过程中破裂。另外，如果加热到更高的温度来抵消这种冷却，厚度为约1.5mm或更小的薄玻璃基材可更易于畸变。当基材边缘未被辊弯曲设备支撑时，每一个玻璃基材的前缘和后缘形成了悬臂。当加热到高于特定温度时，玻璃基材(不考虑厚度)可在其自身悬臂重量的负荷下下垂；然而对于更薄的和加热到更高温度的基材，此类下垂可更大。此类下垂还可以发生在横跨支撑辊之间的基材的未支撑部分。这些问题中的一个或多个问题可以在本文的各个实施方式中得到解决。
本公开的第一个方面涉及冷成形具有复杂弯曲形状的层压制品。在一个或多个实施方式中，可以由具有复杂弯曲形状的第一基材和具有平整或平坦形状的第二基材获得层压制品。如在本文所使用的，“平整”和“平坦”可互换使用，并且当这样的平整基材冷成形为另一个基材(即曲率半径大于或等于约3米、大于或等于约4米或者大于或等于约5米)或仅沿着一个轴的曲率(具有任意值)时，其意为曲率小于由于曲率错配导致层压缺陷形成处的曲率的形状。当置于表面上时，平整基材具有上述形状。如在本文中所使用的，“复杂的弯曲”和“复杂弯曲的”意为具有沿着两个互不相同的正交轴的曲率的非平坦形状。复杂弯曲的形状的实例包括具有简单的或复合曲线的形状，其也被称为不可展开的(non-developable)形状，包括但不限于球面、非球面、和超环面的(toroidal)。根据各实施方式的复杂弯曲的层压制品还可以包括这些表面的区段或部分，或者可以包含这些曲线及表面的组合。在一个或多个实施方式中，层压制品可以具有包括主半径和横向曲率的复合曲线。根据一个或多个实施方式的复杂弯曲的层压制品在两个独立的方向上可以具有不同的曲率半径。根据一个或多个实施方式，复杂弯曲的层压制品的特征因此可以为具有“横向曲率”，其中，层压制品沿着平行于给定维度的轴(即第一轴)弯曲，并且还沿着垂直于相同维度的轴(即第二轴)弯曲。当显著的最小半径与显著的横向曲率和/或弯曲深度相组合时，层压制品的曲率可能更为复杂。一些层压制品还可以包含沿着互不垂直的各轴弯曲。作为非限制性实例，复杂弯曲的层压制品的长度和宽度维度可以为0.5m×1.0m，并且沿着短轴的曲率半径可以为2m至2.5m，并且沿着长轴的曲率半径可以为4m至5m。在一个或多个实施方式中，复杂弯曲的层压制品沿着至少一个轴的曲率半径可以为5m或更小。在一个或多个实施方式中，复杂弯曲的层压制品沿着至少第一轴以及沿着垂直于第一轴的第二轴的曲率半径可以为5m或更小。在一个或多个实施方式中，复杂弯曲的层压制品沿着至少第一轴以及沿着不垂直于第一轴的第二轴的曲率半径可以为5m或更小。
图1例示了包括第一基材110的层压制品100的一个实施方式，所述第一基材110具有复杂弯曲的形状并且具有由第一表面112提供的至少一个凸表面，其与由第二表面114提供的至少一个凹表面相对，在凸表面与凹表面之间具有一定的厚度。层压制品还包括已经经过冷成形并且是复杂弯曲的第二基材130。第二基材130包括由第三表面132提供的至少一个凸表面，其与由第四表面134提供的至少一个凹表面相对，在凸表面与凹表面之间具有一定的厚度。如图1所示，在第一基材110和第二基材130之间可以设置中间层120。在一个或多个实施方式中，中间层120至少附于层压制品的第二表面114和第三表面132。如在本文中所使用的，术语“凸表面”意为如图1中附图标记112和132所示朝外弯曲或弯折。如在本文中所使用的，术语“凹表面”意为如图1中附图标记114、134所示朝内弯曲或弯折。
在一个或多个实施方式中，冷成形工艺之前，第三表面132和第四表面134中相应的压缩应力基本相等。在第二基材130未经强化(如本文所述的)的一些实施方式中，第三表面132和第四表面134在冷成形之前不表现出明显的压缩应力。在第二基材130未经强化(如本文所述的)的一些实施方式中，第三表面132和第四表面134在冷成形之前表现出彼此相等的压缩应力。在一个或多个实施方式中，在成形之后，第四表面134上的压缩应力有所增加(即第四表面134上的压缩应力在冷成形后比冷成形之前大)。不囿于理论，冷成形工艺增加了被成形的基材(即第二基材)的压缩应力以补偿弯曲和/或成形操作过程中赋予的拉伸应力。在一个或多个实施方式中，冷成形工艺造成基材的第三表面(即第三表面132)经受拉伸应力，而基材的第四表面(即第四表面134)经受压缩应力。
当使用强化的第二基材130时，第二基材的第三和第四表面(132、134)已经处于压缩应力之下，因此，第三表面132可经受更大的拉伸应力。这使得强化的第二玻璃基材更加紧密地顺从于弯曲的表面。因此，对于图1所示的层压制品来说，在形成了层压制品100之后，第三表面132的压缩应力小于第四表面134的压缩应力。换言之，第四表面134的压缩应力大于第三表面132的压缩应力。
在一个或多个实施方式中，第四表面134中增加的压缩应力(相对于第三表面)使在层压制品形成之后为暴露的表面的第四表面134具有更大的强度。
在一个或多个实施方式中，第二基材130的厚度比第一基材110的厚度小。这一厚度差异意味着第二基材130可以产生较小的力并且更加灵活地顺应第一基材110的形状。此外，较薄的第二基材130可以更易于变形以补偿由第一基材110的形状导致的形状错配和间隙。在一个或多个实施方式中，薄且经强化的第二基材现出更大的挠性，尤其是在冷成形工艺中。
在一个或多个实施方式中，第二基材130与第一基材10一致，以在填充了中间层的第二表面114和第三表面132之间提供基本均匀的距离。
在一个或多个实施方式中，层压制品100的厚度可以为6.85mm或更小、或者5.85mm或更小，其中层压制品100的厚度包含第一基材110、第二基材130和中间层120的厚度总和。在各个实施方式中，层压制品100的厚度可以在约1.8mm至约6.85mm的范围内，或者在约1.8mm至约5.85mm的范围内，或者在约1.8mm至约5.0mm的范围内，或为2.1mm至约6.85mm，或者在约2.1mm至约5.85mm的范围内，或者在约2.1mm至约5.0mm的范围内，或者在约2.4mm至约6.85mm的范围内，或者在约2.4mm至约5.85mm的范围内，或者在约2.4mm至约5.0mm的范围内，或者在约3.4mm至约6.85mm的范围内，或者在约3.4mm至约5.85mm的范围内，或者在约3.4mm至约5.0mm的范围内。
在一个或多个实施方式中，层压制品100表现出的曲率半径小于1000mm、或小于750mm、或小于500mm或小于300mm。层压制品、第一基材和/或第二基材基本上不含褶皱。
在一个或多个实施方式中，第二基材130相比于第一基材来说相对较薄。换言之，第一基材110的厚度大于第二基材130的厚度。在一个或多个实施方式中，第一基材110的厚度可以是第二基材130的厚度的两倍多。在一个或多个实施方式中，第一基材110的厚度可以是第二基材130的厚度的约1.5倍至约2.5倍。
在一个或多个实施方式中，第一基材110和第二基材130可以具有相同的厚度，其中，第一基材比第二基材更加刚硬或者具有更大的刚性，并且在极特定的实施方式中，第一基材和第二基材的厚度均在0.2mm至0.7mm的范围内。
在一个或多个实施方式中，第二基材130的厚度为0.8mm或更小。在各个实施方式中，第二基材130的厚度可以在约0.1mm至约1.4mm的范围内，或者在约0.2mm至约1.4mm的范围内，或者在约0.3mm至约1.4mm的范围内，或者在约0.4mm至约1.4mm的范围内，或者在约0.5mm至约1.4mm的范围内，或者在约0.1mm至约1mm的范围内，或者在约0.2mm至约1mm的范围内，或者在约0.1mm至约0.7mm的范围内，或者在约0.2mm至约0.7mm的范围内，或者在约0.3mm至约0.7mm的范围内，或者在约0.4mm至约0.7mm的范围内，或者在约0.2mm至约0.6mm的范围内，或者在约0.3mm至约0.6mm的范围内，或者在约0.4mm至约0.6mm的范围内，或者在约0.2mm至约0.5mm的范围内，或者在约0.3mm至约0.5mm的范围内，或者在约0.2mm至约0.4mm的范围内。
在一个或多个实施方式中，第一基材110的厚度可以大于第二基材130的厚度。在一个或多个实施方式中，第一基材110的厚度为4.0mm或更小，或者3.85mm或更小。在各个实施方式中，第一基材的厚度可以在约1.4mm至约3.85mm的范围内，或者在约1.4mm至约3.5mm的范围内，或者在约1.4mm至约3.0mm的范围内，或者在约1.4mm至约2.8mm的范围内，或者在约1.4mm至约2.5mm的范围内，或者在约1.4mm至约2.0mm的范围内，或者在约1.5mm至约3.85mm的范围内，或者在约1.5mm至约3.5mm的范围内，或者在约1.5mm至约3.0mm的范围内，或者在约1.5mm至约2.8mm的范围内，或者在约1.5mm至约2.5mm的范围内，或者在约1.5mm至约2.0mm的范围内，或者在约1.6mm至约3.85mm的范围内，或者在约1.6mm至约3.5mm的范围内，或者在约1.6mm至约3.0mm的范围内，或者在约1.6mm至约2.8mm的范围内，或者在约1.6mm至约2.5mm的范围内，或者在约1.6mm至约2.0mm的范围内，或者在约1.8mm至约3.5mm的范围内，或者在约2.0mm至约3.0mm的范围内。
用于第一基材110和第二基材130的材料可以是多种多样的。根据一个或多个实施方式，用于第一基材和第二基材的材料可以为相同的材料或不同的材料。在示例性的实施方式中，第一基材和第二基材中的一者或二者可以为玻璃(例如钠钙玻璃、碱性硅铝酸盐玻璃、含碱硼硅酸盐玻璃和/或碱性铝硼硅酸盐玻璃)或玻璃陶瓷。合适的玻璃陶瓷的实例包括Li2O-Al2O3-SiO2系统(即LAS系统)玻璃陶瓷；MgO-Al2O3-SiO2系统(即MAS系统)玻璃陶瓷；以及包含晶相的玻璃陶瓷，所述晶相为以下物质中的任意一种或多种的晶相：富铝红柱石、尖晶石、α-石英、β-石英固溶体、透锂长石、二硅酸锂、β-锂辉石、霞石和氧化铝。另外，可对第一基材和第二基材中的一者或二者进行化学强化、热强化、机械强化或它们的组合。在一个或多个实施方式中，第一基材是未经强化的(这意味着未经化学强化、热强化或机械强化工艺得到强化，但是可以包括退火基材)，并且第二基材是经过强化的。在一个或多个特定的实施方式中，第二玻璃基材是经化学强化的。
在一个或多个实施方式中，层压制品可以包括一个或两个由玻璃或除玻璃之外的材料——例如塑料、金属、陶瓷、玻璃陶瓷、木材及其组合——制成的基材。
可以使用各种不同的方法来提供基材。例如，如果基材包含玻璃基材，则示例性的玻璃基材成形方法包括浮法玻璃法和下拉法，例如熔合拉制法和狭缝拉制法。
由浮法玻璃法制造的玻璃基材的特征可以为光滑表面，且均匀的厚度通过使熔融玻璃在熔融金属(通常是锡)床上浮动来实现。在一个示例性的方法中，进料到熔融锡床表面上的熔融玻璃形成了浮动的玻璃带。随着玻璃带沿着锡浴流动，温度逐渐降低直至玻璃带固化成可从锡上提举至辊上的固体玻璃基材。一旦离开该浴，可以使玻璃基材进行进一步冷却和退火以降低内应力。
下拉法生产的具有均匀厚度的玻璃基材具有相对原始的表面。因为玻璃基材的平均挠曲强度受到表面瑕疵的量和尺寸的控制，因此接触程度最小的原始表面具有更高的初始强度。可将下拉法制造的玻璃基材拉制到厚度小于约2mm。
熔合拉制法使用例如拉制罐，该拉制罐具有用来接收熔融玻璃原料的通道。通道具有堰，所述堰沿着通道的长度在通道两侧上的顶部开放。当用熔融材料填充通道时，熔融玻璃从堰中溢流出来。在重力的作用下，熔融玻璃作为两股流动的玻璃膜从拉制罐的外表面流下。这些拉制罐的外表面向下和向内延伸，使得它们在拉制罐下方的边缘处汇合。两股流动的玻璃膜在该边缘处汇合并熔合以形成单个流动的玻璃基材。熔合拉制法的优点在于：由于从通道中溢流出来的两股玻璃膜熔合在一起，因此所得到的玻璃基材的任一外表面都没有与设备的任意部件相接触。因此，熔合拉制玻璃基材的表面性质不受到这种接触的影响。
狭缝拉制法与熔合拉制方法不同。在狭缝拉制法中，向拉制罐提供熔融原料玻璃。拉制罐的底部具有开放狭缝，其具有使狭缝的长度延伸的喷嘴。熔融玻璃流过狭缝/喷嘴，并且作为连续基材被向下拉制并进入退火区。
一旦成形，则可以对第一基材或第二基材中的任意一者进行强化以形成强化的玻璃基材。应当注意的是，玻璃陶瓷基材也可以通过与玻璃基材相同的方式被强化。如本文所用，术语“强化基材”可以指已经经过化学强化的玻璃基材或玻璃陶瓷基材，例如通过化学强化(将玻璃或玻璃陶瓷基材表面中较小的离子置换成较大的离子的离子交换)、通过热强化或机械强化。在一些实施方式中，可以使用化学强化工艺、热强化工艺和机械强化工艺中的任意一种或多种的组合来强化基材。
在一个或多个实施方式中，可通过离子交换工艺对本文描述的强化基材进行化学强化。在离子交换工艺中，通常通过将玻璃或玻璃陶瓷基材在熔盐浴中浸没一段预定的时间，使得在玻璃或玻璃陶瓷基材表面处或者表面附近的离子与来自盐浴的更大的金属离子发生交换。在一个实施方式中，熔融盐浴的温度在约350℃至约430℃的范围内并且预定的时间段为约2小时至约8小时。将更大的离子结合入玻璃或玻璃陶瓷基材通过在基材的一个近表面区域或多个位于基材表面或与基材表面毗邻的区域形成压缩应力(CS)来对基材进行强化。在距离基材表面一定距离的一个或多个中心区域内引发了相应的拉伸应力，以平衡压缩应力。表现出拉伸应力的一个或多个中心区域被称为中心张力(CT)区域。可将使用该强化工艺的玻璃或玻璃陶瓷基材更加具体地描述为经过化学强化或经过离子交换的玻璃或玻璃陶瓷基材。
在一个实例中，玻璃或玻璃陶瓷中的钠离子被熔融浴(例如硝酸钾盐浴)中的钾离子置换，但具有更大原子半径的其他碱金属离子(例如铷或铯)也可以置换玻璃中更小的碱金属离子。根据具体的实施方式，玻璃或玻璃陶瓷中的更小的碱金属离子可被Ag+离子置换。类似地，其他碱金属盐，例如但不限于硫酸盐、磷酸盐、卤化物等，可以用于离子交换工艺。
压缩应力与中心张力通过以下表达式(1)相关联：
Figure BDA0001543854080000101
其中，t是经过强化的玻璃或玻璃陶瓷基材的总厚度，而压缩层深度(DOL)是交换的深度。DOL是指压缩应力转换为拉伸应力处的玻璃或玻璃陶瓷基材中的深度。
如果使用热强化，则可以对玻璃或玻璃陶瓷基材进行加热，然后以精确的方式、良好的物理控制和对玻璃进行小心的处理，利用极高的传热速率(h，单位为卡/cm2-s-C°)进行冷却。在具体的实施方式中，热强化工艺和系统可以利用冷却/淬火区段中的小间隙气动轴承，其在冷却开始时能够在较高的相对温度下对薄玻璃基材进行处理，从而得到较高的热强化水平。如下所述，通过穿过间隙热传导到散热器，而不是使用基于对流冷却的高空气流，这个小间隙的气动轴承冷却/淬火区段获得了非常高的传热速率。这种高速率的热传导是通过将玻璃基材支撑在间隙内的气动轴承上获得的，而不是使玻璃与液体或固体材料接触而获得。
在一个或多个实施方式中，与先前已知的相比，得到的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材表现出更高水平的由热诱导的持久应力。不囿于理论，认为所获得的热诱导应力水平可由多种原因的组合获得。在本文详述的工艺中的高度均匀的传热降低或去除了玻璃中的物理应力和不必要的热应力，使得玻璃基材能够在较高的传热速率下被回火而不会破裂。此外，在仍然保持所希望的玻璃平整度和形状的同时，本方法可在较低的玻璃基材粘度(在淬火开始时的较高起始温度)下进行，这在冷却过程中提供了一个更大的温度变化，因此增加了所获得的热强化水平。
在各个实施方式中，经过热强化的玻璃或玻璃陶瓷基材具有本文描述的应力分布和低的、刚成形的表面粗糙度。本文公开的工艺和方法可在不增加刚成形表面的表面粗糙度的情况下热强化基材。例如，在处理之前和之后，通过原子力显微镜(AFM)对进入浮法玻璃空气侧表面和进入熔合成形的玻璃表面进行表征。对于进入的1.1mm钠钙浮法玻璃，Ra表面粗糙度小于1nm(0.6-0.7nm)，通过本方法的热强化并未增加Ra表面粗糙度。类似地，对于1.1mm的熔合成形玻璃片，通过本公开的热强化保持了小于0.3nm(0.2-0.3)的Ra表面粗糙度。相应地，根据一个或多个实施方式的经过热强化的玻璃和玻璃陶瓷基材在至少第一表面上的至少10x 10μm的面积内具有0.2至1.5nm的Ra粗糙度、0.2至0.7nm、0.2至0.4nm或者甚至例如0.2至0.3nm的Ra粗糙度。在示例性的实施方式中，表面粗糙度可以在10x 10μm的面积内测量，或者在一些实施方式中，可以在15x 15μm的面积内测量。
在另一个实施方式中，本文描述的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材具有高的平整度。在各个实施方式中，本文所论述的强化系统在传送和加热过程中利用受控的气动轴承支撑玻璃或玻璃陶瓷基材，并且在一些实施方式中，所述强化系统可被用于辅助控制和/或提高获得的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材的平整度，从而导致比先前能得到的基材具有更高程度的平整度，尤其是对于薄的和/或高度强化的玻璃或玻璃陶瓷基材来说。例如，厚度为约0.6mm或更大的片材形式的玻璃或玻璃陶瓷基材可被强化而具有改进的强化后平整度。热强化玻璃或玻璃陶瓷基材的各个实施方式的平整度可包含沿着其第一或第二表面之一的任意50mm长度的100μm或更小的总指示读数(total indicator run-out,TIR)，在第一或第二表面之一上的50mm长度的300μm TIR或更小，在第一或第二表面之一上的50mm长度内的200μm TIR或更小，100μm TIR或更小，或者70μm TIR或更小。在示例性的实施方式中，沿着热强化玻璃或玻璃陶瓷基材的任意50mm或更小轮廓测量平整度。在设想的实施方式中，可以为片材形式的，具有本文公开的厚度的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材在第一或第二表面之一上的20mm长度具有200μm TIR或更小的平整度(例如100μm TIR或更小的平整度、70μmTIR或更小的平整度、50μm或更小的平整度)。
根据设想的实施方式，根据一个或多个实施方式的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材具有高度的尺寸一致性，以使得其厚度t沿着1cm的长度或宽度的变化不超过50μm，例如，不超过10μm、不超过5μm、不超过2μm。如本文所公开的，这样的尺寸一致性对于给定的厚度、面积和/或负拉伸应力大小，通过切实考虑的固体淬火是不能实现的，所述切实考虑例如可以扭曲尺寸的冷却板的对齐程度和/或表面不规则性。
根据设想的实施方式，根据一个或多个实施方式的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材具有至少一个平整表面，使得延着其的1cm长度轮廓保持在50μm直线内，例如在20μm、10μm、5μm、2μm内；和/或延着其的1cm宽度轮廓保持在50μm直线内，例如在20μm、10μm、5μm、2μm内。如本文所公开的，如此高的平整度对于给定的厚度、面积和/或负拉伸应力大小，通过切实考虑的固体淬火是不能实现的，该切实考虑例如由于对流和液体伴随的力对这些过程中进行强化的玻璃翘曲或弯曲。
在各个实施方式中，根据一个或多个实施方式的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材具有高的假想温度。应理解，在各个实施方式中，高的假想温度和得到的玻璃或玻璃陶瓷基材的高水平热强化、高中心拉伸应力和/或高表面压缩应力相关。表面假想温度可以通过任意合适的方法确定，包括差热扫描量热法，布里渊光谱，或拉曼光谱。
根据一个示例性实施方式，根据一个或多个实施方式的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材的一部分，例如位于表面或表面附近，具有特别高的假想温度，例如至少500℃，例如至少600℃，或甚至至少700℃。在一些实施方式中，表现出这样的假想温度的玻璃或玻璃陶瓷基材可以包括钠钙玻璃。根据一个示例性的实施方式，相对于具有相同化学组成的退火玻璃，根据一个或多个实施方式的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材的一部分，例如位于表面或表面附近，具有特别高的假想温度。例如，在一些实施方式中，热强化玻璃或玻璃陶瓷基材表现出比具有相同化学组成的退火玻璃(即未经根据本文所述方法进行热强化的玻璃)高至少10℃、高至少30℃、高至少50℃、高至少70℃或甚至高至少100℃的假想温度。高的假想温度可以通过热强化系统中的从热区到冷区的快速转变获得。不囿于理论，具有高假想温度的热强化玻璃或玻璃陶瓷基材表现出耐损坏性增强。
在一些确定表面假想温度的方法中，为了测量具有适当精度的假想温度，可能需要将热强化玻璃或玻璃陶瓷基材破坏，以释放通过热强化工艺诱导的“回火应力”。众所周知的是，通过拉曼光谱测量的特征结构带以受控的方式，随着假想温度和施加到硅酸盐玻璃中的应力而发生位移。如果回火应力是已知的，这一位移可被用于非破坏性地测量假想温度。确定假想温度的方法描述于2015年10月2日提交的名称为《热强化玻璃及相关系统和方法》(THERMALLY STRENGTHENED GLASS AND RELATED SYSTEMS AND METHODS)的第62236296号美国临时专利申请，其内容通过引用全文结合入本文。
以下无量纲的假想温度参数θ可用来比较热强化工艺就导致的假想温度的相对性能。在这种情况下，根据表面假想温度θs给出：
θs＝(Tfs–T退火)/(T软化–T退火) (2)
其中Tfs为表面假想温度，T退火(在粘度η＝1013.2泊时的玻璃的温度)为退火点并且T软化(在粘度η＝107.6泊时的玻璃的温度)为玻璃片的软化点。图10是测得的表面假想温度的θs作为在两个不同玻璃的热强化期间施加的传热速率h的函数的曲线图。在一个或多个实施方式中，热强化玻璃或玻璃陶瓷包括的玻璃的软化温度T软化用℃单位表示，退火温度T退火用单位℃表示，并且在玻璃片的第一表面上测量的表面假想温度Tfs用℃为单位表示，并且无量纲的表面假想温度参数θs通过(Tfs–T退火)/(T软化–T退火)给出，其中参数θs的范围为0.2到0.9。在实施方式中，参数θs包含约(例如加10％或减10％)0.21至0.09、或0.22至0.09、或0.23至0.09、或0.24至0.09、或0.25至0.09、或0.30至0.09、或0.40至0.09、或0.5至0.9、或0.51至0.9、或0.52至0.9、或0.53至0.9、或0.54至0.9、或0.54至0.9、或0.55至0.9、或0.6至0.9、或者甚至是0.65至0.9。
然而，在较高的传热速率(例如在约800W/m2K及高于800W/m2K时)，玻璃的较高温度或“液相线”CTE开始影响回火性能。因此，在此种情况下，发现回火性参数Ψ是有用的，所述Ψ基于粘度曲线上CTE变化值的近似积分：
Figure BDA0001543854080000131
其中，αS CTE为低温线性CTE(相当于玻璃的0-300℃的平均线性膨胀系数)，用1/℃(℃-1)表示，αL CTE为高温线性CTE(相当于发生在玻璃转变和软化点之间观察到的高温平台值)，用1/℃(℃-1)表示，E为玻璃的弹性模量，用GPa(非MPa)表示[允许(无量纲)参数Ψ的值通常在0和1的范围内变动]，T应变为玻璃的应变点温度(玻璃粘度η＝1014.7泊时的温度)，用℃表示，以及T软化为玻璃的软化点温度(玻璃粘度η＝107.6泊时的温度)，用℃表示。
对具有不同性能的玻璃进行热强化工艺并且对得到的表面CS值进行建模，以确定回火参数Ψ。以相同的起始粘度108.2泊和不同的传热系数对玻璃进行建模。各种玻璃的各性质，连同每种玻璃在108.2泊时的温度以及每种玻璃的回火性参数Ψ的计算值示于表1。
表1
Figure BDA0001543854080000132
表2的结果示出了Ψ与玻璃的热强化性能成正比。在另一个方面中，已经发现对于任意的玻璃，在任意给定的传热系数值下，h(用卡/cm2-s-℃表示)、表面CS(σCS，MPa)相对于厚度(t，mm)的曲线可以通过双曲线拟合(t从0到6mm)，其中P1和P2为h的函数，以使得：
Figure BDA0001543854080000141
或者将Ψ的表达式代入，曲线CSσCS(玻璃,h,t)表示如下：
Figure BDA0001543854080000142
其中，常量P1、P2在上述(4)或(5)中均是传热值h的连续函数，表示如下：
Figure BDA0001543854080000143
以及
Figure BDA0001543854080000144
在一些实施方式中，类似的表达式可以用于预测热强化玻璃片的CT，尤其是厚度为6mm和更小以及传热系数(如800W/m2K和更大)的热强化玻璃片的CT，通过简单地将在相同条件下预测的CS除以2得到CT。因此，CT的表达式可以如下
Figure BDA0001543854080000145
其中，P1CT和P2CT表示如下：
Figure BDA0001543854080000146
和
Figure BDA0001543854080000147
在一些实施方式中，对于给定的热强化物理实例，h和hCT可以具有相同的值。然而，在一些实施方式中，它们可以不同，并且提供单独的变量并允许它们之间存在差异，以允许在描述的性能曲线中捕获通常的2:1CS/CT比例不成立的情况。
目前公开的工艺和系统中的一个或多个实施方式已经制备出了在表2所示的所有传热速率值(h和hCT)下的热强化SLG片材。
表2
Figure BDA0001543854080000151
在一些实施方式中，传热速率值(h和hCT)可以为约0.024至约0.15、约0.026至约0.10或约0.026至约0.075卡/s·cm2·℃。
在一个或多个实施方式中，可以利用基材的各部分之间热膨胀系数的错配来产生压缩应力区域和中心张力区域，使强化玻璃或玻璃陶瓷基材得到机械强化。
在一个实施方式中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷基材的表面CS可为300MPa或更大，例如400MPa或更大、450MPa或更大、500MPa或更大、550MPa或更大、600MPa或更大、650MPa或更大、700MPa或更大、750MPa或更大或者800MPa或更大。在一个或多个实施方式中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷基材中的表面CS为最大CS。
经过强化的玻璃或玻璃陶瓷基材的DOL可以为约15μm或更大、20μm或更大(例如25μm、30μm、35μm、40μm、45μm、50μm或更大)。在一个或多个实施方式中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷基材可以表现出的最大CT值为10MPa或更大、20MPa或更大、30MPa或更大、40MPa或更大(例如(42MPa、45MPa或50MPa或更大)但是小于100MPa(例如95、90、85、80、75、70、65、60、55MPa或更小)。
在一个或多个特定的实施方式中，经过强化的玻璃或玻璃陶瓷基材具有以下各项中的一项或多项：大于300MPa的表面压缩应力、大于15μm的压缩层深度和大于18MPa的中心张力。
可以用于基材的玻璃实例可以包括碱性硅铝酸盐玻璃组合物或碱性铝硼硅酸盐玻璃组合物，但其他玻璃组合物也可考虑。一种示例性玻璃组合物包括SiO2、B2O3和Na2O，其中，(SiO2+B2O3)≥66摩尔％，并且Na2O≥9摩尔％。在一个实施方式中，玻璃组合物包含至少6重量％的氧化铝。在另一个实施方式中，基材包括具有一种或多种碱土金属氧化物的玻璃组合物，以使碱土金属氧化物的含量至少为5重量％。在一些实施方式中，合适的玻璃组合物还包括K2O、MgO和CaO中的至少一种。在一个具体的实施方式中，基材中所用的玻璃组合物可包含61-75摩尔％的SiO2；7-15摩尔％的Al2O3；0-12摩尔％的B2O3；9-21摩尔％的Na2O；0-4摩尔％的K2O；0-7摩尔％的MgO；以及0-3摩尔％的CaO。
另一种适用于基材的示例性的玻璃组合物包含：60-70摩尔％的SiO2；6-14摩尔％的Al2O3；0-15摩尔％的B2O3；0-15摩尔％的Li2O；0-20摩尔％的Na2O；0-10摩尔％的K2O；0-8摩尔％的MgO；0-10摩尔％的CaO；0-5摩尔％的ZrO2；0-1摩尔％的SnO2；0-1摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3以及小于50ppm的Sb2O3；其中12摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤20摩尔％并且0摩尔％≤(MgO+CaO)≤10摩尔％。
另一种适用于基材的示例性的玻璃组合物包含：63.5-66.5摩尔％的SiO2；8-12摩尔％的Al2O3；0-3摩尔％的B2O3；0-5摩尔％的Li2O；8-18摩尔％的Na2O；0-5摩尔％的K2O；1-7摩尔％的MgO；0-2.5摩尔％的CaO；0-3摩尔％的ZrO2；0.05-0.25摩尔％的SnO2；0.05-0.5摩尔％的CeO2；小于50ppm的As2O3以及小于50ppm的Sb2O3；其中14摩尔％≤(Li2O+Na2O+K2O)≤18摩尔％并且2摩尔％≤(MgO+CaO)≤7摩尔％。
在一个具体的实施方式中，适于基材的碱性硅铝酸盐玻璃组合物包含氧化铝、至少一种碱金属，且在一些实施方式中包含大于50摩尔％的SiO2，在其他实施方式中包括至少58摩尔％的SiO2，而在其他实施方式中包含至少60摩尔％的SiO2，其中比例((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)＞1，在该比例中，各组分以摩尔％表示且改性剂是碱金属氧化物。在具体的实施方式中，这一玻璃组合物包含：58-72摩尔％的SiO2、9-17摩尔％的Al2O3、2-12摩尔％的B2O3、8-16摩尔％的Na2O和0-4摩尔％的K2O，其中比例((Al2O3+B2O3)/∑改性剂)>1。
在另一个实施方式中，基材可包以含碱性硅铝酸盐玻璃组合物，所述碱性硅铝酸盐玻璃组合物包含：64-68摩尔％的SiO2、12-16摩尔％的Na2O、8-12摩尔％的Al2O3、0-3摩尔％的B2O3、2-5摩尔％的K2O、4-6摩尔％的MgO以及0-5摩尔％的CaO，其中：66摩尔％≤SiO2+B2O3+CaO≤69摩尔％；Na2O+K2O+B2O3+MgO+CaO+SrO>10摩尔％；5摩尔％≤MgO+CaO+SrO≤8摩尔％；(Na2O+B2O3)-Al2O3≤2摩尔％；2摩尔％≤Na2O-Al2O3≤6摩尔％并且4摩尔％≤(Na2O+K2O)-Al2O3≤10摩尔％。
在一个替换性的实施方式中，基材可以包含碱性硅铝酸盐玻璃组合物，所述碱性硅铝酸盐玻璃组合物包含：2摩尔％或更多的Al2O3和/或ZrO2，或者4摩尔％或更多的Al2O3和/或ZrO2。
在一些实施方式中，用于玻璃基材的组合物可配料有0-2摩尔％的选自Na2SO4、NaCl、NaF、NaBr、K2SO4、KCl、KF、KBr和SnO2中的至少一种澄清剂。
在一个或多个实施方式中，中间层120包含选自以下的材料：聚乙烯醇缩丁醛(PVB)树脂、乙烯乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、离子交联聚合物、聚氯乙烯共聚物和热塑性聚氨酯(TPU)。中间层的厚度可以在约0.3mm至约2mm的范围内。
在一个或多个实施方式中，层压制品的长度和宽度可以在以下范围内：30.5cm×约30.5cm(12英寸×12英寸)至约50.8cm×101.6cm(20英寸×40英寸)，或者至约121.9cm×127cm(48英寸×50英寸)，或者至约127cm×183cm(50英寸×72英寸)。虽然根据两个维度描述层压制品，但是应当理解的是，层压制品可以具有各种形状，包括四边形(例如，矩形、正方形、梯形等)；在两个方向上(例如沿着平面的两个不同的边或轴)具有维度的三角形；或者可以具有可以根据半径和/或长轴和短轴的长度描述的非矩形形状(例如，圆形、椭圆形、卵形、多边形等)，其中非矩形形状可以与相应地在垂直方向上具有两个最大维度的矩形相关，例如，可以切除矩形基材来对其进行测量。可以适当地构造基材并将维度设定成具有预定尺寸的层压制品。
在一个或多个实施方式中，层压制品可以具有施涂于暴露表面的额外的涂层或层，包括但不限于色料层、减反射涂层、防眩涂层、耐刮擦涂层等。在一个或多个实施方式中，可对聚合物中间层进行改性以具有以下一个或多个性质：紫外(UV)吸收、红外(IR)吸收、IR反射和色调。为了赋予期望的性质，聚合物中间层可通过合适的添加剂来改性，所述合适的添加剂例如染料、颜料、掺杂剂等。
本公开的第二个方面涉及冷成形本文描述的层压制品的方法。图2例示了在冷成形之前，第一基材110、中间层120和第二基材130的一个示例性实施方式的截面图。
将第一基材110设置在具有中间层120和第二基材130的堆叠体中。如图2所示，在成形过程之前，第二基材130是平坦的。在各个实施方式中，在冷成形工艺期间，向堆叠体施加压力以通过如图2中箭头“P”所示向堆叠体施加压力，将第二基材130、中间层120和第一基材110压制在一起。在一个或多个实施方式中，压力可以为约1个大气压或更大。在一个或多个替换性的实施方式中，所施加的压力可以为约1个大气压或更小。如下文进一步描述的，在低于第二基材130的成形温度的温度下可以施加热。第二基材130变形以呈现第一基材110的形状，并且第一基材110和第二基材通过中间层120粘结在一起。第二基材130、具有复杂弯曲形状的第一基材110以及中间层120因此通过冷成形工艺层压在一起以形成图1所示的层压制品100。在一个或多个实施方式中，还可对第一玻璃基材110进行退火或热回火。
在一个或多个实施方式中，第一和第二基材可以被堆叠、对齐并同时引入到冷成形设备中。然后可以通过弯曲设备对多个基材进行一次性成形并冷成形在一起。
在一个或多个实施方式中，所述方法包括先将第一基材热成形成复杂弯曲的形状，再将第一基材和第二基材冷成形成本文描述的层压制品的一个或多个实施方式。在一个或多个实施方式中，对第一基材进行热成形可以包括将第一基材加热到接近基材软化点的温度，然后将加热的第一基材弯曲成复杂弯曲的形状。在一个或多个实施方式中，第一基材为玻璃基材，并且对第一基材进行热成形包括将第一基材加热到接近软化点的温度，例如高于400℃。
在一个或多个实施方式中，在远低于第二基材的软化点的温度下，将复杂弯曲的第一基材和平坦的第二基材冷成形成层压制品。在一个或多个实施方式中，冷成形工艺发生在低于基材软化点200℃或更多的温度下。软化点是指玻璃在其自身重量下能够变形的温度。在一个或多个特定的实施方式中，冷成形工艺期间的温度低于约400℃、低于约350℃、低于约300℃、低于约200℃、低于约175℃或低于约150℃。在一个特定的实施方式中，冷成形工艺在室温至约140℃的范围内。室温可被认为是生产地板的环境温度(例如16℃至约35℃)。
在一个或多个实施方式中，所述方法包括将中间层置于复杂弯曲的第一基材与平坦的第二基材之间，并且对各基材进行冷成形以使平坦的基材变得复杂弯曲，同时，通过中间层同时结合两个基材。在一个或多个实施方式中，所述方法包括在独立于将平坦的第二基材进行成形以顺应第一基材的冷成形步骤的单独步骤中，通过中间层将第一和第二基材粘结在一起。在各个实施方式中，粘结步骤包括将第一基材、中间层和第二基材的堆叠体加热到约100℃至约140℃范围内的温度以在各基材和中间层之间形成粘结。在一个或多个实施方式中，所述方法可以包括除了中间层之外或者代替中间层使用粘合剂以将各基材粘结在一起。
在一个或多个实施方式中，所述方法不包括粘结第一和第二基材。在这样的实施方式中，将复杂弯曲的第一基材和平坦的第二基材一起堆叠并对齐，并且一起压制以将第二基材成形成顺应第一基材形状的复杂弯曲的形状。然后分离两个基材并单独使用它们。
在一个或多个实施方式中，在冷成形期间，第二基材变形以符合第一基材的第二表面114，并且第二基材的外周部分由于期望挠曲回更加平坦的状态，因此其对中间层(当存在时)和第一基材施加压缩力。当第二基材的中心部分试图从中间层中拉开以挠曲回更加平坦的状态从而释放至少部分的拉伸应力时，其对中间层(当存在时)和第一基材施加拉伸力。
本文描述的方法的实施方式能够实现更高的制造产率，这是因为第二基材可具有大范围的形状并且仍然可成功地冷成形成第一基材。根据第二基材为玻璃的一个或多个实施方式，本文描述的方法克服了在玻璃成形期间可能发生的形状错配并且使得层压制品具有令人满意的及可重复的形状，即使当第二基材缺乏形状均匀性时也如此。
在一个或多个实施方式中，可以在包含阳模和阴模的压弯设备上进行冷成形工艺。在各个实施方式中，第二基材可以由阴模支撑，并且在至少一个中间部分提供中空空间以在成形操作期间接收第二基材的一部分。在各个实施方式中，阴模和阳模被构造成彼此接合以将第二基材和第一基材成形成层压制品。
在各个实施方式中，真空技术可以用于将第一基材和第二基材冷成形成本文描述的层压制品。合适的真空技术包括真空袋技术或真空环，并且也可使用这些合适的真空技术。在替换性的实施方式中，可使用平坦床蛤壳式层压机。
在真空袋技术中，可以堆叠并对齐第一基材、第二基材和任选的中间层，并将它们置于合适的袋中。从袋中抽取出空气直到围绕袋的大气压施加大约一个大气压(即考虑了海拔/地理位置，以及真空设备排出所有气体的限度)的力。在各个实施方式中，施加的力造成第二基材冷成形成复杂弯曲的第一基材。
本公开的第三个方面涉及一种交通工具，其包括具有开口的主体以及设置在开口中的本文公开的层压制品的一个或多个实施方式。所述交通工具可以包括汽车、重型卡车，小型出海船舶，有轨车，航空器等。层压制品相对于开口是可以移动的。
本公开的第四个方面涉及具有限定了内舱的主体的交通工具，其中内舱包括由本文描述的一个或多个层压制品形成的表面。在一个或多个实施方式中，所述表面形成了仪表板、底板、门板，中控台，仪表盘、显示板、头枕、支柱等的至少一部分。
实施例
通过下述非限制性实施例，例示本公开的原理和实施方式。
使用本文描述的方法的实施例通过将平坦的、经过化学强化的基材(由碱性硅铝酸盐玻璃形成)层压到厚度大于所述平坦的、经过化学强化的基材的厚度的复杂弯曲的未强化基材[由钠钙玻璃(SLG)形成]。形成的层压制品在各基材之间包括三层结构的隔音聚乙烯醇缩丁醛中间层。还使用具有真空袋或真空脱气通道的真空技术以及标准高压釜工艺形成层压制品。
实施例1
将由硅铝酸盐玻璃组合物(标记为“GG”)形成的直径为355.6mm且厚度为0.7mm的玻璃基材与由SLG(标记为“SLG”)形成的具有相同直径且厚度为1.6mm的玻璃基材组装在一个堆叠体中。1.6mm厚的基材具有球形以及因而复杂弯曲的形状。将堆叠体置于真空袋中，然后将该真空袋置于高压釜中，以将0.7mm厚的基材冷成形成1.6mm厚基材的形状。通过购自米铱(Micro-Epsilon)的与普通运动平台联用的共焦传感器测定基材和得到的层压制品的形状。在每种情况中，将基材(层压前)或者层压制品置于普通运动平台上。平台控制并且监测x-y位置。共焦传感器测量基材(层压前)和层压制品距离平台的平面的位移。距离平台的位移相对于x-y位置的图限定了基材(层压前)或层压制品的形状。图3为测量结果图。层压后，两个基材具有相同的形状，表明初始的平坦基材可顺应具有球形形状的更厚更刚硬的基材的形状。
实施例2
将包含硅铝酸盐玻璃组合物的长度、宽度和厚度维度为237mm×318mm×0.7mm的平坦基材与复杂弯曲的基材组装在一个堆叠体中。复杂弯曲的基材与平坦基材具有相同的长度和宽度维度，但是厚度为2.1mm并且包含SLG组合物。2.1mm厚的基材表现出中心下垂深度(从边缘到中心的总曲率深度)为6.75mm。将堆叠体置于真空袋中以将平坦基材冷成形成SLG基材的复杂弯曲形状。根据ASTM标准C1036-06使用透射光学器件在各个角度下观察通过层压制品的“斑纹板”，测量得到的层压制品的光学性能。斑纹板由一系列的黑色和白色斜条(即，黑色条为25mm宽，其被25mm宽的白色条分隔开)构成。透射光学器件的质量通过观察通过层压制品观察到的条纹的畸变程度来评价。在中心清晰区中的透射光学畸变显示出没有因冷成形工艺导致的降级信号。在层压制品的外周上检测到小的畸变水平，但是由于外周上的装饰带，因此对于裸眼来说是不可见的。
实施例3
将包含硅铝酸盐玻璃组合物的长度、宽度和厚度维度为237mm×318mm×0.55mm的平坦基材与复杂弯曲的基材一起组装。复杂弯曲的基材与平坦基材具有相同的长度和宽度维度，但是厚度为1.6mm并且包含SLG组合物。1.6mm厚的基材表现出中心下垂深度(从边缘到中心的总曲率深度)为6.75mm。将堆叠体置于真空袋中以将平坦基材冷成形成SLG基材的复杂弯曲形状。使用透射光学器件，以与实施例2中相同的方式测量形成的层压制品的光学性能。在中心清晰区中的透射光学畸变显示出没有因冷成形工艺导致的降级信号。在层压制品的外周上检测到小的畸变水平，但是由于外周上的装饰带，因此对于裸眼来说是不可见的。
实施例4
将长度、宽度和厚度维度为1350mm×472mm×0.7mm并且包含硅铝酸盐玻璃组合物的平坦基材与和该平坦基材具有相同长度和宽度维度但是厚度为3.85mm并且包含SLG组合物的复杂弯曲的基材一起组装。将堆叠体置于真空袋中以将平坦基材冷成形成SLG基材的复杂弯曲形状。使用透射光学器件，以与实施例2中相同的方式测量形成的层压制品的光学性能。未显示出因为冷成形工艺导致的降级信号。
在第一个实施方式中，本公开提供了一种层压制品，所述层压制品包括：第一复杂弯曲的玻璃基材，其具有第一表面、与第一表面相对的第二表面和其间的第一厚度；第二复杂弯曲的玻璃基材，其具有第三表面、与第三表面相对的第四表面和其间的第二厚度；和附于第二表面和第三表面的聚合物中间层，其中，第一厚度和第二厚度中的一者在约0.2mm至约0.7mm的范围内，并且其中，第三和第四表面分别具有压缩应力值，使得第四表面的压缩应力值大于第三表面的压缩应力值。
在第二个实施方式中，本公开提供了如第一个实施方式所述的层压制品，其中，复杂弯曲的玻璃基材的厚度在约0.2mm至约0.7mm范围内，其是经过化学强化的玻璃。
在第三个实施方式中，本公开提供了如第一个实施方式和第二个实施方式中任一项或两项所述的层压制品，其中，第一复杂弯曲的玻璃基材的厚度在约1.4mm至约3.85mm的范围内，并且第二复杂弯曲的玻璃基材的厚度在约0.2mm至约0.7mm的范围内。
在第四个实施方式中，本公开提供了如第一至第三个实施方式中任一项所述的层压制品，其中，第一复杂弯曲的玻璃基材由钠钙玻璃制成。
在第五个实施方式中，本公开提供了如第一至第四个实施方式中任一项所述的层压制品，其中，中间的聚合物中间层选自聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、离子交联聚合物、聚氯乙烯共聚物和热塑性聚氨酯。
在第六个实施方式中，本公开提供了如第一至第五个实施方式中任一项所述的层压制品，其中，第二复杂弯曲的玻璃基材的外周部分对聚合物中间层施加压缩力，并且第二复杂弯曲的玻璃基材的中心部分对聚合物中间层施加拉伸力。
在第七个实施方式中，本公开提供了如第一至第六个实施方式中任一项所述的层压制品，所述层压制品还包含在第二表面与第三表面之间的均匀的距离。
在第八个实施方式中，本公开提供了如第一至第七个实施方式中任一项所述的层压制品，其中，所述层压制品表现出曲率半径，其中所述曲率半径小于1000mm。
在第九个实施方式中，本公开提供了一种交通工具，所述交通工具包含：主体；在主体中的开口；以及设置在开口中的层压制品，其中，所述层压制品包含第一复杂弯曲的玻璃基材，其具有第一表面、与第一表面相对的第二表面和其间的第一厚度；第二复杂弯曲的玻璃基材，其具有第三表面、与第三表面相对的第四表面和其间的第二厚度；和附于第二表面和第三表面的聚合物中间层，其中，第一厚度和第二厚度中的一者在约0.2mm至约0.7mm的范围内，并且其中，第三和第四表面分别具有压缩应力值，使得第四表面的压缩应力值大于第三表面的压缩应力值。
在第十个实施方式中，本公开提供了如第九个实施方式所述的交通工具，其中，层压制品相对于开口可移动。
在第十一个实施方式中，本公开提供了如第九个实施方式和第十个实施方式中任一项或两项所述的交通工具，其中，第一复杂弯曲的基材包含钠钙玻璃组合物并且厚度大于约0.7mm，并且第二复杂弯曲的基材包含强化玻璃并且厚度在约0.2mm至约0.7mm的范围内。
在第十二个实施方式中，本公开提供了一种生产复杂弯曲的层压制品的方法，所述方法包括：在第一复杂弯曲的基材和平坦的第二玻璃基材之间放置中间层以形成堆叠体；向堆叠体施加压力，以将第二玻璃基材压向中间层和第一复杂弯曲的基材，从而形成复杂弯曲的层压制品；和将复杂弯曲的层压制品加热到低于400℃的温度。
在第十三个实施方式中，本公开提供了如第十二个实施方式所述的方法，其中，第一复杂弯曲的基材由金属、陶瓷、塑料或玻璃制成。
在第十四个实施方式中，本公开提供了如第十二和第十三个实施方式中任一项或两项所述的方法，其中，平坦的第二玻璃基材包含在约0.2mm至约0.7mm范围内的厚度，并且第一复杂弯曲的基材包含大于0.7mm的厚度。
在第十五个实施方式中，本公开提供了如第十二至第十四个实施方式中任一项所述的方法，其中，压力为约1个大气压或更大。
在第十六个实施方式中，本公开提供了如第十二至第十五个实施方式中任一项所述的方法，其中，使用真空技术向堆叠体施加压力。
在第十七个实施方式中，本公开提供了如第十二至第十六个实施方式中任一项所述的方法，其中，在室温下向堆叠体施加压力。
在第十八个实施方式中，本公开提供了如第十二和第十七个实施方式中任一项所述的方法，其中，将层压制品加热到约100℃至约140℃范围内的温度以在粘结层和复杂弯曲的玻璃基材之间形成最终的粘结。
在第十九个实施方式中，本公开提供了一种复杂弯曲的层压制品，其通过如第十二至第十八个实施方式中任一项所述的方法形成。
在第二十个实施方式中，本公开提供了一种生产复杂弯曲的层压制品的方法，所述方法包括：形成具有两个主表面和其间的一定厚度的第一玻璃基材，以具有沿着两个轴的曲率并提供复杂弯曲的玻璃基材；将复杂弯曲的玻璃基材与中间层和第二玻璃基材设置在一个堆叠体中，以使得中间层位于复杂弯曲的玻璃基材和第二玻璃基材之间，其中，第二玻璃基材具有两个主表面和其间的一定厚度，以具有沿着两个轴的曲率，其中第二玻璃基材的曲率与第一玻璃基材的曲率不匹配；以及在室温下向所述堆叠体施加压力，其中，第二玻璃基材的曲率与第一玻璃基材的曲率相符，进而形成复杂弯曲的层压制品。
在第二十一个实施方式中，本公开提供了如第二十个实施方式所述的方法，所述方法还包括将堆叠体加热到约100℃至约140℃范围内的温度以在中间层和第一及第二玻璃基材之间形成粘结。
在第二十二个实施方式中，本公开提供了如第二十和第二十一个实施方式中任一项或两项所述的方法，其中，第二玻璃基材是厚度在约0.2mm至约0.7mm范围内的化学强化玻璃，并且第一玻璃基材为厚度在约1.4mm至约3.85mm范围内的钠钙玻璃。
在第二十三个实施方式中，本公开提供了一种复杂弯曲的层压制品，其通过如第二十至第二十二个实施方式中任一项所述的方法形成。
尽管本公开已结合具体的实施方式对本公开进行了描述，但是应当理解，这些实施方式仅是用于说明本公开的原理和应用。对本领域的技术人员而言显而易见的是，可以对本公开的方法和设备进行各种修改和变动而不偏离本公开的精神和范围。因此，本公开旨在包括在所附权利要求及其等同内容范围内的修改和变化。

Claims (11)

1.一种层压制品，其包括：
第一复杂弯曲的玻璃基材，其具有第一表面、与第一表面相对的第二表面和其间的第一厚度；
第二复杂弯曲的玻璃基材，其具有第三表面、与第三表面相对的第四表面和其间的第二厚度；和
附于第二表面和第三表面的聚合物中间层，
其中，第一厚度和第二厚度中的一者在0.1mm至1mm的范围内，并且其中，第三和第四表面分别具有压缩应力值，使得第四表面的压缩应力值大于第三表面的压缩应力值。
2.如权利要求1所述的层压制品，其中，厚度在0.1mm至1mm范围内的复杂弯曲的玻璃基材是经过化学强化的玻璃。
3.如权利要求1或权利要求2所述的层压制品，其中，第一复杂弯曲的玻璃基材的厚度在1.4mm至3.85mm的范围内，并且第二复杂弯曲的玻璃基材的厚度在0.2mm至0.7mm的范围内。
4.如权利要求1或权利要求2所述的层压制品，其中，第一复杂弯曲的玻璃基材由钠钙玻璃制成。
5.如权利要求1或权利要求2所述的层压制品，其中，中间的聚合物中间层选自聚乙烯醇缩丁醛、乙烯乙酸乙烯酯、离子交联聚合物、聚氯乙烯共聚物和热塑性聚氨酯。
6.如权利要求1或权利要求2所述的层压制品，其中，第二复杂弯曲的玻璃基材的外周部分对聚合物中间层施加压缩力，并且第二复杂弯曲的玻璃基材的中心部分对聚合物中间层施加拉伸力。
7.如权利要求1或权利要求2所述的层压制品，所述层压制品还包含在第二表面与第三表面之间的均匀的距离。
8.如权利要求1或权利要求2所述的层压制品，其中，所述层压制品表现出曲率半径，其中所述曲率半径小于1000mm。
9.一种交通工具，其包含：
主体；在主体中的开口；以及设置在开口中的层压制品，其中，所述层压制品包含
第一复杂弯曲的玻璃基材，其具有第一表面、与第一表面相对的第二表面和其间的第一厚度；
第二复杂弯曲的玻璃基材，其具有第三表面、与第三表面相对的第四表面和其间的第二厚度；和
附于第二表面和第三表面的聚合物中间层，
其中，第一厚度和第二厚度中的一者在0.1mm至1mm的范围内，并且其中，第三和第四表面分别具有压缩应力值，使得第四表面的压缩应力值大于第三表面的压缩应力值。
10.如权利要求9所述的交通工具，其中，层压制品相对于开口可移动。
11.如权利要求9或权利要求10所述的交通工具，其中，第一复杂弯曲的基材包含钠钙玻璃组合物并且厚度大于0.7mm，并且第二复杂弯曲的基材包含强化玻璃并且厚度在0.2mm至0.7mm的范围内。
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