CN110300737B - 夹层玻璃及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种耐久性优异并且轻量的夹层玻璃及其制造方法。

Description

夹层玻璃及其制造方法
技术领域
本申请要求于2017年2月27日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请No.10-2017-0025672的优先权和权益，该申请的全部内容通过引用并入本说明书中。
本发明涉及一种夹层玻璃和夹层玻璃的制造方法，更具体地，涉及一种耐久性优异并且轻量的夹层玻璃及其制造方法。
背景技术
为了用作汽车的车窗，已经广泛分布其中两片玻璃通过层压膜层压的形式的夹层玻璃。在许多情况下，夹层玻璃中的两片玻璃具有相同的组成和相同的厚度，以用于降低制造成本。
近来，随着对环境友好型汽车的兴趣出现，能够提高汽车的燃料经济性和性能的减重技术在汽车领域中受到极大关注。特别地，为了实现用于汽车的夹层玻璃的减重，提出通过层压薄玻璃来制造夹层玻璃的方法。然而，当通过层压薄玻璃制造夹层玻璃时，夹层玻璃的刚度随着夹层玻璃的总厚度的减小而降低。当夹层玻璃的刚度劣化时，由于预定载荷而发生的夹层玻璃的变形量增加，使得施加至夹层玻璃的表面的拉伸应力增大。这表示，随着夹层玻璃的厚度变小，当对夹层玻璃施加外部冲击和集中载荷时，夹层玻璃断裂的可能性增加。因此，当用于夹层玻璃的玻璃仅制造成具有小的厚度并且层压时，会出现夹层玻璃的断裂强度降低的问题。
当使用经过热或化学钢化的玻璃制造夹层玻璃以防止夹层玻璃的断裂强度降低时，当夹层玻璃断裂时，玻璃会由于内部拉伸应力而破碎，因此，会出现妨碍驾驶员的视野的问题。此外，当进行用于夹层玻璃的玻璃的热或化学钢化的工艺时，会出现夹层玻璃的制造成本增加的问题。
因此，需要一种能够实现夹层玻璃的减重并且防止夹层玻璃的断裂强度降低的技术。
发明内容
技术问题
因此，本发明旨在提供一种耐久性优异并且轻量的夹层玻璃及其制造方法。
然而，本发明要解决的问题不限于上述问题，并且本领域技术人员从下面的描述中可以清楚地理解未提及的其它问题。
技术方案
本发明的一个示例性实施方案提供一种夹层玻璃，包括：钠钙玻璃；和层压在所述钠钙玻璃的一个表面上的薄板玻璃，其中，所述薄板玻璃的由下面等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下。
[等式1]
Figure BDA0002167601480000021
在等式1中，KIC是所述薄板玻璃的断裂韧性(Pa·m1/2)，E是所述薄板玻璃的杨氏模量(Pa)，HV是所述薄板玻璃的维氏硬度(Pa)，P是施加至所述薄板玻璃的压痕载荷(N)，C是由于施加至所述薄板玻璃的压痕载荷而在所述薄板玻璃中产生的裂纹的长度(m)。
本发明的另一示例性实施方案提供一种夹层玻璃的制造方法，该制造方法包括：制备板状钠钙玻璃；制备薄板玻璃；和将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上，其中，所述薄板玻璃的由下面等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下。
[等式1]
Figure BDA0002167601480000022
在等式1中，KIC是所述薄板玻璃的断裂韧性(Pa·m1/2)，E是所述薄板玻璃的杨氏模量(Pa)，HV是所述薄板玻璃的维氏硬度(Pa)，P是施加至所述薄板玻璃的压痕载荷(N)，C是由于施加至所述薄板玻璃的压痕载荷而在所述薄板玻璃中产生的裂纹的长度(m)。
有益效果
根据本发明的一个示例性实施方案，可以提供耐久性优异并且轻量的夹层玻璃。
根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的制造方法可以容易地提供耐久性优异并且轻量的夹层玻璃。
本发明的效果不限于上述效果，并且未提及的效果本领域技术人员将从本申请的说明书和附图中清楚地理解。
附图说明
图1是示出根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的图；
图2是示出根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的刚度根据钠钙玻璃与薄板玻璃的厚度比的图；
图3是示出根据本发明的一个示例性实施方案的弯曲夹层玻璃的图；
图4a是示出根据本发明的一个示例性实施方案将薄板玻璃的一个表面层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凹面上的工艺的图，图4b是示出根据本发明的一个示例性实施方案将薄板玻璃的一个表面层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凸面上的工艺的图。
具体实施方式
在本申请的整个说明书中，当一个部分“包括”一个构成要素时，除非另外具体描述，否则这不表示排除另外的构成要素，而是表示还可以包括另外的构成要素。
在本申请的整个说明书中，当一个元件设置在另一元件之“上”时，这不仅包括一个元件与另一元件接触的情况，而且包括在两个元件之间存在另外的元件的情况。
在本申请的整个说明书中，单位“重量％”可以表示基于元件的总重量，元件中包含的成分的重量比。
在本申请的整个说明书中，“曲率半径”可以指在从加工成弯曲表面的元件的表面上的一个点开始在所有方向上最接近弯曲表面的弧的半径的最小值，并且曲率半径可以通过使用3D扫描仪(Faro/Focus S)等对加工成弯曲表面的元件的表面进行扫描和建模来测量。
下文中，将更详细地描述本说明书。
图1是示出根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的图。具体地，图1是示出在钠钙玻璃100与薄板玻璃200之间插入层压膜300的夹层玻璃的图，作为结果，钠钙玻璃100和薄板玻璃200被层压。
本发明的一个示例性实施方案提供夹层玻璃，包括：钠钙玻璃；和层压在所述钠钙玻璃的一个表面上的薄板玻璃，其中，所述薄板玻璃的由下面等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下。
[等式1]
Figure BDA0002167601480000041
在等式1中，KIC是所述薄板玻璃的断裂韧性(Pa·m1/2)，E是所述薄板玻璃的杨氏模量(Pa)，HV是所述薄板玻璃的维氏硬度(Pa)，P是施加至所述薄板玻璃的压痕载荷(N)，C是由于施加至所述薄板玻璃的压痕载荷而在所述薄板玻璃中产生的裂纹的长度(m)。
根据本发明的一个示例性实施方案，可以提供耐久性优异并且轻量的夹层玻璃。具体地，包括具有满足等式1的断裂韧性的薄板玻璃的夹层玻璃可以具有优异的耐久性。此外，由于薄板玻璃具有比钠钙玻璃更小的厚度，因此，所述夹层玻璃可以有效地轻量。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述薄板玻璃的由等式1表示的断裂韧性值可以为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下。具体地，所述薄板玻璃的断裂韧性值可以为1.15MPa·m1/2以上且为1.25MPa·m1/2以下，或为1.18MPa·m1/2以上且为1.21MPa·m1/2以下。当薄板玻璃的断裂韧性值在上述范围内时，可以抑制夹层玻璃的抗冲击性劣化，并且通过防止薄板玻璃的初始片材的生产率降低来有效地提高夹层玻璃的制造效率。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述钠钙玻璃的由等式1表示的断裂韧性值可以为0.7MPa·m1/2以上且为0.9MPa·m1/2以下。具体地，所述钠钙玻璃的断裂韧性值可以为0.75MPa·m1/2以上且为0.80MPa·m1/2以下，或为0.83MPa·m1/2以上且为0.88MPa·m1/2以下。
根据本发明的一个示例性实施方案，薄板玻璃和钠钙玻璃的断裂韧性值可以通过使用压痕断裂韧性测量方法来测量，该测量方法是通过用维氏压头按压玻璃直至在玻璃中产生裂纹，然后使用裂纹的长度、压头痕迹、载荷等计算断裂韧性值的方法。具体地，薄板玻璃和钠钙玻璃的断裂韧性值可以通过在24℃的温度和35RH％的湿度的条件下根据KS L1600:2010标准将压痕载荷设定为19.6N(2Kgf)，然后使用等式1来测量。
根据本发明的一个示例性实施方案，钠钙玻璃与薄板玻璃的断裂韧性比可以为1:1.3至1:1.5。具体地，通过等式1计算的钠钙玻璃与薄板玻璃的断裂韧性比可以为1:1.35至1:1.45，或为1:1.38至1:1.41。当钠钙玻璃与薄板玻璃的断裂韧性比在上述范围内时，可以有效地提高夹层玻璃的临界拉伸应力，从而提供具有优异的抗冲击性的轻量夹层玻璃。
临界拉伸应力是当夹层玻璃断裂时施加至夹层玻璃的拉伸应力，可以通过假设将特定的拉伸应力施加至存在于夹层玻璃的表面上的细裂纹，以使夹层玻璃断裂的情况来满足下面式2的关系。
[式2]
Figure BDA0002167601480000051
在式2中，σc是玻璃的临界拉伸应力，KIC是玻璃的断裂韧性，a是引起玻璃断裂的裂纹的长度。
根据本发明的一个示例性实施方案，包括具有在上述范围内的断裂韧性值的薄板玻璃并且具有满足上述范围的钠钙玻璃与薄板玻璃的断裂韧性比的夹层玻璃的优点在于，与常规夹层玻璃相比，对于相同的冲击，断裂的可能性显著降低。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述薄板玻璃的杨氏模量可以为70GPa以上且为90GPa以下，并且所述薄板玻璃的维氏硬度可以为5.5GPa以上且为7GPa以下。具体地，所述薄板玻璃的杨氏模量可以为73GPa以上且为87GPa以下、为75GPa以上且为85GPa以下、为78GPa以上且为80GPa以下、为75GPa以上且为80GPa以下，或为80GPa以上且为90GPa以下。包括具有在上述范围内的杨氏模量的薄板玻璃的夹层玻璃可以具有坚固的结构。此外，所述钠钙玻璃的杨氏模量可以为60GPa以上且为75GPa以下。
薄板玻璃和钠钙玻璃的杨氏模量可以通过3点抗弯试验来测量。具体地，薄板玻璃和钠钙玻璃的杨氏模量可以使用万能试验机(UTM)在24℃和35RH％的气氛中通过3点抗弯试验来测量。更具体地，杨氏模量可以通过如下方式得到：将样品的宽度和支撑跨度分别设定为20mm和50mm，通过将由万能试验机测量的位移和载荷转换为应变值和应力值来得到应变-应力(S-S)曲线，然后使用通过S-S曲线的线性拟合计算的斜率。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述薄板玻璃的维氏硬度可以为5.5GPa以上且为7GPa以下。具体地，所述薄板玻璃的维氏硬度可以为5.8GPa以上且为6.9GPa以下、为6.0GPa以上且为6.7GPa以下、为6.2GPa以上且为6.5GPa以下，或为5.5GPa以上且为6.5GPa以下。包括具有在上述范围内的维氏硬度值的薄板玻璃的夹层玻璃可以具有优异的抗冲击性、耐磨性、耐久性等。此外，通过使用具有在上述范围内的维氏硬度的薄板玻璃，可以降低薄板玻璃的初始片材的制造成本，从而降低夹层玻璃的制造成本。此外，所述钠钙玻璃的维氏硬度可以为5.0GPa以上且为6.0GPa以下。
薄板玻璃和钠钙玻璃的维氏硬度可以通过使用维氏压头按压玻璃，然后测量痕迹的尺寸的维氏硬度测量试验来计算。具体地，各个薄板玻璃和钠钙玻璃的维氏硬度可以通过如下方式测量：在24℃的温度和35RH％的湿度的条件下，根据ASTM C1327-08标准将压痕载荷和压痕保持时间分别设定为200gf和20秒来进行压痕试验，然后将压痕载荷除以压痕投影面积。
根据本发明的一个示例性实施方案，钠钙玻璃与薄板玻璃的杨氏模量比可以为1:1.01至1:1.2。具体地，钠钙玻璃与薄板玻璃的杨氏模量比可以为1:1.04至1:1.17、1:1.06至1:1.15、1:1.08至1:1.12或1:1.08至1:1.15。由于与钠钙玻璃相比，薄板玻璃具有在上述范围内的杨氏模量，因此，即使当夹层玻璃包括比钠钙玻璃更薄的薄板玻璃时，夹层玻璃也可以具有坚固的结构。
根据本发明的一个示例性实施方案，钠钙玻璃与薄板玻璃的维氏硬度比可以为1:1.1至1:1.3。具体地，钠钙玻璃与薄板玻璃的维氏硬度比可以为1:1.12至1:1.29、1:1.15至1:1.27或1:1.2至1:1.25。包括具有比钠钙玻璃的硬度高的硬度的薄板玻璃的夹层玻璃可以具有优异的耐久性。
根据本发明的一个示例性实施方案，作为所述钠钙玻璃，可以采用和使用在本领域中由通常用作运输工具的窗玻璃的成分和含量的玻璃而没有特别地限制，只要所述玻璃满足上述断裂韧性、杨氏模量、维氏硬度等即可。作为所述钠钙玻璃，可以使用，例如，基于100重量％的组合物，由包含65重量％以上且为75重量％以下的SiO2、0重量％以上且为10重量％以下的Al2O3、10重量％以上且为15重量％以下的Na2O、0重量％以上且为5重量％以下的K2O、1重量％以上且为12重量％以下的CaO和0重量％以上且为8重量％以下的MgO的组合物形成的玻璃。此外，作为所述钠钙玻璃，可以使用利用浮槽通过浮法制造的玻璃，或通过下拉法或熔融法制造的玻璃。
根据本发明的一个示例性实施方案，作为所述薄板玻璃，可以采用和使用通常用作运输工具的窗玻璃的玻璃而没有特别地限制，只要所述玻璃满足上述断裂韧性、维氏硬度和杨氏模量即可。例如，作为所述薄板玻璃，可以使用基于100重量％的组合物，由包含46重量％以上且为62重量％以下的SiO2、15重量％以上且为29重量％以下的Al2O3、3重量％以上且为14重量％以下的MgO、5重量％以上且为16重量％以下的CaO和0.01重量％以上且为5重量％以下的SrO的组合物形成的基本上不含有碱金属氧化物的无碱玻璃。
基本上不含有碱金属氧化物的组合物可以指玻璃中根本不包含碱金属氧化物的情况，或者包含少量的碱金属氧化物，但是与其它成分相比，其含量非常小，使得包含可以忽略不计的量的作为玻璃的组成成分的碱金属氧化物的情况等。例如，术语“基本上不含有碱金属氧化物”可以指在制造玻璃的过程中含有痕量的碱金属元素的情况，所述碱金属元素不可避免地由与熔融玻璃接触的耐火材料、玻璃原料中的杂质等掺入玻璃中。
根据本发明的一个示例性实施方案，作为可以用作薄板玻璃的所述无碱玻璃，可以使用含有以氧化物的质量百分比表示的少于1％的碱金属(Li、Na、K等)氧化物的无碱玻璃。此外，作为所述薄板玻璃，可以使用无碱硼硅酸盐玻璃或无碱铝硼硅酸盐玻璃。此外，作为所述薄板玻璃，可以使用通过浮法制造的玻璃，或通过下拉法或熔融法制造的玻璃。
另外，由于可以用作薄板玻璃的无碱玻璃不包含使玻璃的结合强度变弱的碱性成分，或包含极少量的碱性成分，因此，所述无碱玻璃具有比常规玻璃高的表面耐磨性和抗冲击性，从而有效地减少夹层玻璃的重量，并且提高夹层玻璃的耐磨性和耐久性。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述薄板玻璃可以是非钢化玻璃。具体地，所述薄板玻璃可以是未化学钢化的非钢化玻璃、未加热钢化的非钢化玻璃，或者未使用化学品和热钢化的非钢化玻璃。
常规钢化玻璃是强度增加并且被赋予抗冲击性、抗断裂性等的玻璃，并且其实例包括通过物理加热的热钢化玻璃和通过化学离子交换的化学钢化玻璃。当使用上述钢化玻璃制造夹层玻璃时，钢化玻璃的加工和成型工艺不容易，使得存在夹层玻璃的缺陷率高并且夹层玻璃的制造成本高的问题。此外，当玻璃经过需要清洁处理的在高温下的预定时间的离子钢化工艺时，存在夹层玻璃的制造时间增加并且其生产成本增加的问题。
相反，根据本发明的一个示例性实施方案，由于可以使用非钢化玻璃作为薄板玻璃，因此，玻璃容易加工并且通过省略钢化处理可以降低其制造成本，使得可以解决现有技术中通过使用钢化玻璃制造夹层玻璃的过程中会发生的问题，并且降低其制造成本和制造时间。此外，当使用非钢化无碱玻璃作为薄板玻璃时，可以制造强烈抵抗局部冲击的夹层玻璃，并且即使当夹层玻璃断裂时，也减少由破碎的玻璃引起的妨碍使用者的视野或二次损害。
根据本发明的一个示例性实施方案，钠钙玻璃与薄板玻璃的厚度比可以为1:0.1至1:0.5。具体地，钠钙玻璃与薄板玻璃的厚度比可以为1:0.15至1:0.45、1:0.2至1:0.4或1:0.25至1:0.3。通过将钠钙玻璃与薄板玻璃的厚度比调节至上述范围，可以有效地防止由夹层玻璃的刚度下降引起的断裂概率的增加。此外，可以有效地减小要制造的夹层玻璃的重量和厚度。
图2是示出根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的刚度根据钠钙玻璃与薄板玻璃的厚度比的图。具体地，图2是示出在夹层玻璃的四个角固定的状态下通过向夹层玻璃的中心施加预定载荷来分析根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的中心处的下垂量的图。更具体地，图2是示出对于被切割成宽度为30cm并且长度为30cm的夹层玻璃样品，分析根据对夹层玻璃的中心施加100N的载荷的夹层玻璃的下垂量的图。
另外，在图2中，x轴表示夹层玻璃的归一化总厚度，y轴表示夹层玻璃的归一化下垂量，即，夹层玻璃的弯曲程度。
根据本发明的一个示例性实施方案，作为[薄板玻璃的厚度]/[钠钙玻璃的厚度]的不对称比(AR)可以满足0.1至0.5的范围。随着AR变小，薄板玻璃的厚度变小，并且钠钙玻璃的厚度变大。参照图2，通过将薄板玻璃与钠钙玻璃的厚度比调节至上述范围，可以提高夹层玻璃的刚度。
因此，根据本发明的一个示例性实施方案，通过将薄板玻璃与钠钙玻璃的厚度比调节至上述范围，可以更加提高夹层玻璃的刚度增加效果、减重效果和厚度减小效果。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述薄板玻璃的厚度可以为0.3mm以上且为1.0mm以下。具体地，所述薄板玻璃的厚度可以为0.3mm以上且为0.8mm以下、为0.4mm以上且为0.6mm以下、为0.3mm以上且为0.7mm以下，或为0.5mm以上且为0.8mm以下。包括厚度在上述范围内的薄板玻璃的夹层玻璃具有优异的抗冲击性，同时可以有效地轻量且薄。此外，厚度在上述范围内的薄板玻璃可以如下所述容易地弹性变形。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述钠钙玻璃的厚度可以为1.4mm以上且为3.0mm以下。具体地，所述钠钙玻璃的厚度可以为2.0mm以上且为2.5mm以下。通过将钠钙玻璃的厚度调节至上述范围，可以防止夹层玻璃的抗冲击性劣化，并且可以有效地实现夹层玻璃的重量和厚度的减小。
另外，薄板玻璃和钠钙玻璃的厚度的上限值和下限值可以通过考虑施加至夹层玻璃的外部强度和机械冲击强度被弹性吸收等来确定。
根据本发明的一个示例性实施方案，包括厚度在上述范围内的薄板玻璃和钠钙玻璃的夹层玻璃可以具有相当于其中两片厚度为约2.1mm的钠钙玻璃层压的现有夹层玻璃的厚度的50％以上且为80％以下的厚度，以及相当于其重量的50％以上且为80％以下的重量。因此，可以提供与现有夹层玻璃相比轻量且薄化的夹层玻璃。
根据本发明的一个示例性实施方案，薄板玻璃可以通过插入层压膜或粘合剂层压在钠钙玻璃的一个表面上。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述层压膜可以是单层或多层。当使用具有两层或更多层的多层层压膜时，层的组成可以彼此不同，并且层的厚度可以彼此相同或不同。作为所述层压膜，可以使用本领域中的用于层压玻璃的膜而没有限制。作为一个实例，所述层压膜可以包括聚乙烯、乙烯乙酸乙烯基共聚物、聚丙烯、聚苯乙烯、甲基丙烯酸树脂、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯、醋酸纤维素、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂、脲醛树脂、三聚氰胺甲醛树脂、不饱和聚酯、聚乙烯醇缩丁醛、聚乙烯醇缩甲醛、聚乙烯醇、乙酸乙烯基树脂、离聚物、聚甲基戊烯、偏二氯乙烯、聚砜、聚偏二氟乙烯、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚物树脂、聚芳酯、聚烯丙基砜、聚丁二烯、聚醚砜和聚醚醚酮中的至少一种。
另外，作为所述层压膜，可以使用具有能够以所需要的强度固定钠钙玻璃和薄板玻璃的粘合强度、对于可见光的优异透射性能和优异的化学耐久性的层压膜。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述层压膜的厚度可以为0.5mm至1mm。通过将层压膜的厚度调节至上述范围，可以抑制层压膜的冲击吸收性劣化。此外，厚度在上述范围内的层压膜可以稳定地固定薄板玻璃和钠钙玻璃，从而防止薄板玻璃和钠钙玻璃与层压膜剥离。此外，可以防止夹层玻璃的刚度劣化。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述粘合剂的实例可以包括光学透明粘合剂(OCA)、液体光学透明粘合剂(LOCA)或光学透明树脂(OCR)。所述粘合剂可以在钠钙玻璃的一个表面或薄板玻璃的一个表面上涂布至厚度为0.5mm至1.5mm。
图3是示出根据本发明的一个示例性实施方案的弯曲夹层玻璃的图。具体地，图3是示出通过层压膜300将弯曲薄板玻璃200层压在弯曲钠钙玻璃100的一个凹面上的夹层玻璃的图。
根据本发明的一个示例性实施方案，薄板玻璃和钠钙玻璃可以在匹配的状态下形成弯曲表面的同时被弯曲。弯曲薄板玻璃的一个表面和弯曲钠钙玻璃的一个表面可以精确并且紧密地彼此粘附并匹配，从而形成弯曲夹层玻璃。由于弯曲薄板玻璃和弯曲钠钙玻璃彼此匹配，因此，可以抑制在弯曲夹层玻璃中弯曲薄板玻璃与弯曲钠钙玻璃之间的抬起(lifting)，并且可以提高弯曲夹层玻璃的透射性能。此外，在弯曲薄板玻璃与弯曲钠钙玻璃彼此匹配的状态下，弯曲薄板玻璃和弯曲钠钙玻璃可以在相同的位置形成边缘。此外，可以提供其中弯曲薄板玻璃层压在弯曲钠钙玻璃的一个凹面或另一凸面上的弯曲夹层玻璃。
参照图3，可以在弯曲薄板玻璃200的与弯曲钠钙玻璃100的一个凹面相邻的表面的相对表面上形成抗压应力。如下面描述的，当薄板玻璃200弹性变形并且层压在弯曲钠钙玻璃100的一个凹面上时，可以在弯曲薄板玻璃200的不与弯曲钠钙玻璃100的一个凹面相邻的表面上形成抗压应力。可以在弯曲薄板玻璃的表面上形成抗压应力，从而有效地提高弯曲夹层玻璃的抗冲击性和断裂强度。
根据本发明的一个示例性实施方案，弯曲夹层玻璃可以具有该弯曲夹层玻璃的两侧比其中心部分更弯曲的结构。具有这种结构的弯曲夹层玻璃可以应用于汽车车窗。作为一个实例，弯曲夹层玻璃可以应用于汽车车窗中的前窗、侧窗、后窗和天窗。具体地，当弯曲夹层玻璃应用于汽车车窗中的前窗时，可以有效地降低汽车行驶时对行驶风的阻力。
根据本发明的一个示例性实施方案，薄板玻璃和钠钙玻璃还可以包含着色剂成分。通过向薄板玻璃和钠钙玻璃中添加着色剂成分，可以赋予夹层玻璃阻热功能。作为一个实例，所述着色剂成分可以包含Fe2O3、CoO和Se中的至少一种，但是对着色剂成分的类型没有限制。此外，基于100重量份的玻璃组合物，着色剂成分的含量可以为0.0001重量份以上且为2重量份以下、0.005重量份以上且为1重量份以下，或0.01重量份以上且为0.1重量份以下。此外，通过调节着色剂成分的含量，可以制造可见光透射率为70％以上的夹层玻璃，并且可以将夹层玻璃应用于汽车车窗中的前窗或侧窗和后窗。此外，当将夹层玻璃应用于汽车车窗中的天窗时，夹层玻璃的可见光透射率可以形成为约5％。
本发明的另一示例性实施方案提供一种夹层玻璃的制造方法，该制造方法包括：制备板状钠钙玻璃；制备薄板玻璃；和将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上，其中，所述薄板玻璃的由下面等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下。
[等式1]
Figure BDA0002167601480000111
在等式1中，KIC是所述薄板玻璃的断裂韧性(Pa·m1/2)，E是所述薄板玻璃的杨氏模量(Pa)，HV是所述薄板玻璃的维氏硬度(Pa)，P是施加至所述薄板玻璃的压痕载荷(N)，C是由于施加至所述薄板玻璃的压痕载荷而在薄板玻璃中产生的裂纹的长度(m)。
根据本发明的一个示例性实施方案的夹层玻璃的制造方法可以容易地提供耐久性优异并且轻量的夹层玻璃。
在所述夹层玻璃的制造方法中的所述薄板玻璃、所述钠钙玻璃、所述层压膜等可以与上述夹层玻璃中包括的薄板玻璃、钠钙玻璃、层压膜等相同。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述钠钙玻璃的由等式1表示的断裂韧性值可以为0.7MPa·m1/2以上且为0.85MPa·m1/2以下。此外，通过等式1计算的钠钙玻璃与薄板玻璃的断裂韧性比可以为1:1.3至1:1.5。通过使用满足上述断裂韧性比的钠钙玻璃和薄板玻璃，可以容易地制造抗冲击性优异并且轻量的夹层玻璃。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述薄板玻璃的杨氏模量可以为70GPa以上且为90GPa以下，并且所述薄板玻璃的维氏硬度可以为5.5GPa以上且为7GPa以下。此外，所述钠钙玻璃的杨氏模量可以为65GPa以上且为75GPa以下，并且所述钠钙玻璃的维氏硬度可以为5.0GPa以上且为5.5GPa以下。通过使用具有所述杨氏模量和所述维氏硬度的薄板玻璃，可以制造具有坚固结构和优异耐久性的夹层玻璃。
另外，所述钠钙玻璃与所述薄板玻璃的杨氏模量比可以为1:1.01至1:1.2，并且所述钠钙玻璃与所述薄板玻璃的维氏硬度比可以为1:1.1至1:1.3。
根据本发明的一个示例性实施方案，将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的一个表面上包括通过使用层压膜或粘合剂将薄板玻璃层压至钠钙玻璃。作为一个实例，夹层玻璃可以通过在薄板玻璃的一个表面与钠钙玻璃的一个表面之间设置层压膜，然后向层压体施压来制造。此外，将粘合剂涂布在薄板玻璃的一个表面上，并且可以通过粘合剂将薄板玻璃的一个表面层压在钠钙玻璃的一个表面上。
根据本发明的一个示例性实施方案，将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的一个表面上可以在80℃以上且140℃以下进行。通过在80℃以上且140℃以下的温度下层压薄板玻璃和钠钙玻璃，可以防止由于层压膜或粘合剂的变性而引起的粘合强度降低，并且降低夹层玻璃的制造成本。
另外，薄板玻璃和钠钙玻璃可以通过在高压釜中在高温和高压下进行处理薄板玻璃和钠钙玻璃的工艺来完全层压。
图4a是示出根据本发明的一个示例性实施方案将薄板玻璃的一个表面层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凹面上的工艺的图，图4b是示出根据本发明的一个示例性实施方案将薄板玻璃的一个表面层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凸面上的工艺的图。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述夹层玻璃的制造方法提供其中弯曲薄板玻璃层压在弯曲钠钙玻璃的一个凹面上的弯曲夹层玻璃，或其中弯曲薄板玻璃层压在弯曲钠钙玻璃的另一凸面上的弯曲夹层玻璃。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述夹层玻璃的制造方法还包括将钠钙玻璃加工成弯曲表面，并且将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的一个表面上可以包括将薄板玻璃层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凹面上。
根据本发明的一个示例性实施方案，可以使用本领域中的常规方法将钠钙玻璃加工成弯曲表面。作为一个实例，弯曲钠钙玻璃可以通过使用自重成型方法，该方法在将板状钠钙玻璃放置在成型框架上的状态下将板状钠钙玻璃暴露于高温；或压制成型方法，该方法将板状钠钙玻璃插入在上模具和下模具之间，然后在高温下对其施加压力来制造。具体地，可以通过在500℃以上且700℃以下的温度下使用自重成型方法将板状钠钙玻璃加工成弯曲表面。
根据本发明的一个示例性实施方案，为了防止出现钠钙玻璃的中心部分处的曲率大于目标曲率的隆起现象，可以通过使用支撑玻璃将钠钙玻璃加工成弯曲表面。所述支撑玻璃可以具有比钠钙玻璃更高的软化点和更高的粘度。作为一个实例，可以通过将支撑玻璃设置在与地面或成型框架相邻的位置，将板状钠钙玻璃层压在支撑玻璃的上表面上，然后在钠钙玻璃的软化点附近加热钠钙玻璃，来将钠钙玻璃加工成弯曲表面。
由于支撑玻璃具有比钠钙玻璃的软化点更高的软化点，因此，在将钠钙玻璃加工成弯曲表面的过程中，支撑玻璃不完全熔化，由于其自重而轻微变形，并且其强度保持在一定水平以上。因此，支撑玻璃可以有效地支撑钠钙玻璃，以抑制在将钠钙玻璃加工成弯曲表面的过程中会发生的隆起现象。相反，当钠钙玻璃的温度达到钠钙玻璃的软化点附近时，钠钙玻璃熔化，并且在被支撑玻璃支撑的同时通过其自重加工成弯曲表面。
根据本发明的一个示例性实施方案，将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的一个表面上可以包括将薄板玻璃设置在加工成弯曲表面的钠钙玻璃上，然后使薄板玻璃弹性变形以与加工成弯曲表面的钠钙玻璃匹配。具体地，可以通过将薄板玻璃设置在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凹面上，然后使薄板玻璃弹性变形，来使弯曲薄板玻璃可以与弯曲钠钙玻璃的一个凹面匹配。由于弯曲薄板玻璃和弯曲钠钙玻璃彼此匹配，因此，可以抑制在弯曲夹层玻璃中弯曲薄板玻璃与弯曲钠钙玻璃之间的抬起，并且可以提高弯曲夹层玻璃的透射性能。此外，由于薄板玻璃在层压过程中弹性变形为弯曲表面，因此，具有简化制造工艺的优点。因此，根据本发明的一个示例性实施方案，可以降低弯曲夹层玻璃的加工成本和加工时间。
根据本发明的一个示例性实施方案，对使薄板玻璃弹性变形的方法没有特别地限制，只要该方法通常用于本领域中即可。作为一个实例，可以通过使用高温辊或真空环/真空袋工艺的压缩工艺，使薄板玻璃在20℃以上且35℃以下的室温下弹性变形。
参照图4a所示，当薄板玻璃200在弯曲钠钙玻璃100的一个凹面上弹性变形时，可以在弯曲薄板玻璃200的与弯曲钠钙玻璃100的一个凹面相邻的表面的相对表面上形成抗压应力。换言之，可以在弯曲薄板玻璃200的不与弯曲钠钙玻璃100的一个凹面接触的表面上形成抗压应力，从而有效地提高弯曲夹层玻璃的抗冲击性和耐久性。
根据本发明的一个示例性实施方案，所述夹层玻璃的制造方法还包括将薄板玻璃加工成弯曲表面，并且将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的一个表面上可以包括将加工成弯曲表面的薄板玻璃层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凹面上。
根据本发明的一个示例性实施方案，可以通过使用本领域中的常规方法将薄板玻璃加工成弯曲表面。作为一个实例，弯曲薄板玻璃可以通过使用自重成型方法，该方法在将板状薄板玻璃放置在成型框架上的状态下将板状薄板玻璃暴露于高温；或压制成型方法，该方法将板状薄板玻璃插入上模具和下模具之间，然后在高温下对其施加压力来制造。具体地，可以通过在500℃以上且700℃以下的温度下使用自重成型方法将板状薄板玻璃加工成弯曲表面。
根据本发明的一个示例性实施方案，层压在钠钙玻璃的一个表面上的薄板玻璃可以具有与加工成弯曲表面的钠钙玻璃相同的曲率半径。换言之，加工成弯曲表面的钠钙玻璃和层压在该钠钙玻璃上的弯曲薄板玻璃的曲率半径可以彼此基本相同。弯曲钠钙玻璃和弯曲薄板玻璃的半径彼此基本相同的事实可以指，即使当弯曲钠钙玻璃和弯曲薄板玻璃不具有相同的曲率半径时，弯曲钠钙玻璃和弯曲薄板玻璃之间的曲率半径的微小差异也不影响弯曲夹层玻璃的质量、光学性能等。
弯曲钠钙玻璃和弯曲薄板玻璃具有相同的曲率半径，由此可以更精确地彼此匹配。因此，优点在于，可以提高弯曲夹层玻璃的透射性能，并且当弯曲夹层玻璃用于汽车的前窗时，用户可以更清楚地保证视野。
根据本发明的一个示例性实施方案，弯曲钠钙玻璃和弯曲薄板玻璃的曲率半径可以为3,000R以上且为10,000R以下，具体地，4,000R以上且为8,000R以下，或5,000R以上且为7,000R以下。然而，根据应用的窗户的用途，弯曲钠钙玻璃和弯曲薄板玻璃的上述曲率半径可以形成为彼此不同。
根据本发明的一个示例性实施方案，将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的一个表面上可以包括将薄板玻璃层压在加工成弯曲表面的钠钙玻璃的一个凹面上。参照图4a，由于薄板玻璃200层压在弯曲钠钙玻璃100的一个凹面上，因此，可以优选的是在将钠钙玻璃100加工成弯曲表面之前，薄板玻璃200具有比钠钙玻璃100小的尺寸。此外，可以优选将加工成弯曲表面的薄板玻璃和钠钙玻璃层压，以便在相同的位置一起形成边缘，从而彼此匹配。
参照图4b，弯曲夹层玻璃可以通过将薄板玻璃200层压在弯曲钠钙玻璃100的另一凸面上来制造。例如，当弯曲夹层玻璃应用于汽车车窗时，由于弯曲薄板玻璃位于汽车车窗的外侧，因此，汽车车窗可以确保高的耐擦伤性和高的玻璃表面硬度。因此，可以有效地减少由诸如车辆外部飞起的沙子的外部异物引起的冲击的损坏。此外，弯曲薄板玻璃具有比弯曲钠钙玻璃更高的断裂韧性，由此，可以提供具有优异的对于外部冲击的抗裂性的汽车车窗。
另外，由于将薄板玻璃层压在钠钙玻璃的另一凸面上，因此，可以优选的是，在将钠钙玻璃加工成弯曲表面之前，薄板玻璃具有比钠钙玻璃大的尺寸。此外，可以优选将加工成弯曲表面的薄板玻璃和钠钙玻璃100层压，以便在相同的位置一起形成边缘，从而彼此匹配。
[附图标记]
100：钠钙玻璃
200：薄板玻璃
300：层压膜
下文中，将通过实施例更详细地描述本发明。提供这些实施例仅用于描述本发明，并且不意在限制本发明。
夹层玻璃的制造
实施例1
制备厚度为0.5mm的无碱玻璃作为薄板玻璃，制备厚度为2.1mm的钠钙玻璃作为钠钙玻璃。此外，制备厚度为0.76mm的聚乙烯醇缩丁醛(PVB)膜作为层压膜。
通过上述3点抗弯试验测量的无碱玻璃的杨氏模量为77GPa至86GPa，平均值为84.7GPa并且标准偏差为3.3GPa，通过上述3点抗弯试验测量的钠钙玻璃的杨氏模量为60GPa至72GPa，平均值为60.6GPa并且标准偏差为2.6GPa。通过上述维氏硬度测量试验测量的无碱玻璃的维氏硬度为6.1GPa至6.5GPa，平均值为6.4GPa并且标准偏差为0.1GPa，通过上述维氏硬度测量试验测量的钠钙玻璃的维氏硬度为5.3GPa至5.7GPa，平均值5.5GPa并且标准偏差为0.1GPa。此外，当通过使用上述压痕断裂韧性测量方法对各个无碱玻璃和钠钙玻璃施加19.6N(2Kgf)的压痕载荷时，在无碱玻璃中产生长度为94×10-6m至111×10-6m、平均值为104×10-6m并且标准偏差为5×10-6m的裂纹，并且在钠钙玻璃中产生长度为126×10-6m至147×10-6m、平均值为138×10-6m并且标准偏差为8×10-6m的裂纹。通过测量的数据和等式1计算出的无碱玻璃的断裂韧性为1.19MPa·m1/2至1.22MPa·m1/2，平均值为1.21MPa·m1/2，并且标准偏差为0.03MPa·m1/2，并且通过测量的数据和等式1计算出的钠钙玻璃的断裂韧性为0.67MPa·m1/2至0.77MPa·m1/2，平均值为0.72MPa·m1/2，并且标准偏差为0.05MPa·m1/2。
首先，将层压膜放置在钠钙玻璃与无碱玻璃之间，并且在约80℃的温度和约300托的压力的条件下压制得到的层压体。通过在约130℃的温度和约8,820托的压力的条件下在高压釜中处理压制后的无碱玻璃和钠钙玻璃来制造夹层玻璃。
实施例2和实施例3
除了在实施例2中制备具有与实施例1中相同的杨氏模量、维氏硬度和断裂韧性并且厚度为0.7mm的无碱玻璃，并且在实施例3中制备具有与实施例1中相同的杨氏模量、维氏硬度和断裂韧性并且厚度为0.4mm的无碱玻璃之外，以与实施例1中相同的方式制造夹层玻璃。
比较例1
制备与实施例1中相同的两片钠钙玻璃和厚度为0.34mm的PVB膜作为层压膜。将层压膜设置在两片钠钙玻璃之间，并且在约80℃的温度和约300托的压力的条件下压制得到的层压体。通过在约130℃的温度和约8,820托的压力的条件下在高压釜中处理压制后的钠钙玻璃来制造夹层玻璃。
弯曲夹层玻璃的制造
实施例4
制备具有与实施例1中相同的杨氏模量、维氏硬度和断裂韧性并且厚度为0.4mm的无碱玻璃，并且制备与实施例1中相同的钠钙玻璃和层压膜。
首先，将钠钙玻璃在600℃下加热60秒并且通过自重加工成弯曲表面。之后，将层压膜粘附在无碱玻璃上并且设置为使得与加工成弯曲表面的钠钙玻璃的凹面相邻。之后，将钠钙玻璃、无碱玻璃和层压膜放入真空袋中并且密封，然后，通过在约20℃的温度和150托的压力的条件下用真空环压制钠钙玻璃、无碱玻璃和层压膜，来层压钠钙玻璃和无碱玻璃。通过在约130℃的温度和9,750托的压力的条件下在高压釜中处理层压后的无碱玻璃和钠钙玻璃来制造弯曲夹层玻璃。
实施例5和实施例6
除了在实施例5中制备具有与实施例1中相同的杨氏模量、维氏硬度和断裂韧性并且厚度为0.5mm的无碱玻璃，并且在实施例6中制备具有与实施例1中相同的杨氏模量、维氏硬度和断裂韧性并且厚度为0.7mm的无碱玻璃之外，以与实施例4中相同的方式制造弯曲夹层玻璃。
比较例2
制备与比较例1中相同的两片钠钙玻璃和层压膜之后，将两片钠钙玻璃彼此重叠，然后在600℃下加热60秒的同时通过自重加工成弯曲表面。之后，在两片加工成弯曲表面的钠钙玻璃之间设置层压膜，并且通过在约130℃的温度和9,750托的压力的条件下在高压釜中处理两片钠钙玻璃来制造弯曲夹层玻璃。
落球冲击试验
准备在实施例1至实施例3和比较例1中制造的夹层玻璃的样品。通过设置制备的样品使得钠钙玻璃位于基于地面的上侧，并且从距离样品为2.8m的高度处落下重量为227g的球来对样品施加冲击的方法进行落球冲击试验。之后，通过使用应变仪(Magnet sensorLI50with magnetic tape,Kuebler Group)测量在实施例1至实施例3中的无碱玻璃中产生的拉伸应力和在比较例1中的位于下侧的钠钙玻璃中产生的拉伸应力。
作为测量结果，在实施例1中测量的无碱玻璃的拉伸应力比在比较例1中测量的钠钙玻璃的拉伸应力高约128％，并且在实施例2和实施例3中测量的无碱玻璃的拉伸应力比在比较例1中测量的钠钙玻璃的拉伸应力高约135％。
可以看出，通过等式1计算的在根据本发明的实施例1至实施例3的夹层玻璃中使用的无碱玻璃的断裂韧性值比在根据比较例1的夹层玻璃中使用的钠钙玻璃的断裂韧性值高约135％至150％，即，与在比较例1中制造的夹层玻璃相比，即使当在实施例1至实施例3中制造的夹层玻璃的无碱玻璃中产生略微增加的拉伸应力时，在实施例1至实施例3中制造的夹层玻璃也不容易断裂。
另外，制备在实施例4至实施例6和比较例2中制造的弯曲夹层玻璃的样品，通过与上述方法相同的方法进行落球冲击试验，并且通过使用应变仪测量位于下侧的玻璃中产生的拉伸应力。
作为测量结果，在实施例4和实施例6中测量的无碱玻璃的拉伸应力比在比较例2中测量的钠钙玻璃的拉伸应力高约135％，并且在实施例5中测量的无碱玻璃的拉伸应力比在比较例2中测量的钠钙玻璃的拉伸应力高约129％。
如上所述，可以看出，因为通过等式1计算的在根据本发明的实施例4至实施例6的弯曲夹层玻璃中使用的无碱玻璃的断裂韧性值比在根据比较例2的弯曲夹层玻璃中使用的钠钙玻璃的断裂韧性值高约135％至150％，因此，在实施例4至实施例6中制造的夹层玻璃不容易断裂。
因此，可以看出，包括由等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下的薄板玻璃的夹层玻璃具有优异的抗冲击性并且可以有效地变得轻量。

Claims (10)

1.一种用作汽车的车窗的夹层玻璃，包括：
钠钙玻璃；和
层压在所述钠钙玻璃的一个表面上的薄板玻璃，
其中，所述薄板玻璃的由下面等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下：
[等式1]
Figure FDA0003321230610000011
在等式1中，KIC是所述薄板玻璃的断裂韧性并且单位为Pa·m1/2，E是所述薄板玻璃的杨氏模量并且单位为Pa，HV是所述薄板玻璃的维氏硬度并且单位为Pa，P是施加至所述薄板玻璃的压痕载荷并且单位为N，C是由于施加至所述薄板玻璃的压痕载荷而在所述薄板玻璃中产生的裂纹的长度并且单位为m，
其中，所述钠钙玻璃与所述薄板玻璃的厚度比为1:0.1至1:0.5，
其中，所述薄板玻璃的杨氏模量为70GPa以上且为90GPa以下，维氏硬度为5.5GPa以上且为7GPa以下，
其中，所述钠钙玻璃与所述薄板玻璃的断裂韧性比为1:1.3至1:1.5，
其中，所述薄板玻璃的厚度为0.3mm以上且为1.0mm以下。
2.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其中，所述薄板玻璃通过插入层压膜或粘合剂层压在所述钠钙玻璃的一个表面上。
3.根据权利要求1所述的夹层玻璃，其中，所述薄板玻璃和所述钠钙玻璃在彼此匹配的状态下形成弯曲表面的同时被弯曲。
4.一种用作汽车的车窗的夹层玻璃的制造方法，该制造方法包括：
制备板状钠钙玻璃；
制备薄板玻璃；和
将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上，
其中，所述薄板玻璃的由下面等式1表示的断裂韧性为1.0MPa·m1/2以上且为1.3MPa·m1/2以下：
[等式1]
Figure FDA0003321230610000021
在等式1中，KIC是所述薄板玻璃的断裂韧性并且单位为Pa·m1/2，E是所述薄板玻璃的杨氏模量并且单位为Pa，HV是所述薄板玻璃的维氏硬度并且单位为Pa，P是施加至所述薄板玻璃的压痕载荷并且单位为N，C是由于施加至所述薄板玻璃的压痕载荷而在所述薄板玻璃中产生的裂纹的长度并且单位为m，
其中，所述钠钙玻璃与所述薄板玻璃的厚度比为1:0.1至1:0.5，
其中，所述薄板玻璃的杨氏模量为70GPa以上且为90GPa以下，维氏硬度为5.5GPa以上且为7GPa以下，
其中，所述钠钙玻璃与所述薄板玻璃的断裂韧性比为1:1.3至1:1.5，
其中，所述薄板玻璃的厚度为0.3mm以上且为1.0mm以下。
5.根据权利要求4所述的制造方法，其中，将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上包括通过使用层压膜或粘合剂将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃上。
6.根据权利要求4所述的制造方法，其中，将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上在80℃以上且140℃以下进行。
7.根据权利要求4所述的制造方法，还包括：
将所述钠钙玻璃加工成弯曲表面，
其中，将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上包括将所述薄板玻璃层压在加工成弯曲表面的所述钠钙玻璃的一个凹面上。
8.根据权利要求7所述的制造方法，其中，将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上包括将所述薄板玻璃设置在加工成弯曲表面的钠钙玻璃上，然后使所述薄板玻璃弹性变形以与加工成弯曲表面的所述钠钙玻璃匹配。
9.根据权利要求7所述的制造方法，还包括：
将所述薄板玻璃加工成弯曲表面，
其中，将所述薄板玻璃层压在所述钠钙玻璃的一个表面上包括将加工成弯曲表面的薄板玻璃层压在加工成弯曲表面的所述钠钙玻璃的一个凹面上。
10.根据权利要求7所述的制造方法，其中，层压在所述钠钙玻璃的一个表面上的所述薄板玻璃具有与加工成弯曲表面的所述钠钙玻璃相同的曲率半径。
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