CN112566805A - 玻璃及其制品中的开口的增强方法 - Google Patents

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CN112566805A CN201980052507.2A CN201980052507A CN112566805A CN 112566805 A CN112566805 A CN 112566805A CN 201980052507 A CN201980052507 A CN 201980052507A CN 112566805 A CN112566805 A CN 112566805A
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W·布朗斯坦
I·萨布拉
F·科利
M·巴德
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Abstract

玻璃制品包括：装配玻璃，其具有至少一个玻璃片；开口，其延伸穿过装配玻璃；衬套，其延伸穿过开口；和粘合剂，其设置在开口的边缘和衬套的外边缘之间，其中，通过衬套的收缩在装配玻璃中的开口周围的装配玻璃中形成压缩应力。

Description

玻璃及其制品中的开口的增强方法
相关申请的交叉引用
根据美国35U.S.C.§1.119(b)或者其它国家的类似法规本申请要求2018年8月7日提交的、名称为玻璃及其制品中的开口的增强方法的、美国临时专利申请No.62/715,496，以及2019年1月23日提交的、名称为玻璃及其制品中的开口的增强方法的美国临时专利申请No.62/795,713的优先权，其全部内容通过引用并入本文。
技术领域
本公开总体涉及一种玻璃制品(具有穿过该玻璃制品的开口)，其表现出了开口处的压缩力。
背景技术
玻璃在特定拉伸应力下可能会破裂。如果有开口切割贯穿玻璃片或层叠玻璃，则玻璃可能会弱化。弱化的玻璃可能更容易破裂，并且可能无法承受高拉伸应力。具有开口的玻璃片可以进行回火以提供强化的玻璃片。对玻璃进行回火是一种热加工或化学加工工艺，其提供了具有永久残余内部张力和表面压缩的强化玻璃片。在玻璃中形成的任何开口或玻璃的成型都应在热回火之前完成，因为在回火工艺之后可能无法切割热回火玻璃。回火玻璃由于永久的残余表面压缩而难以破裂，然而，对玻璃的任何部分的损坏都可能导致整个玻璃片的损坏。
层叠玻璃材料可以在玻璃材料中提供更多的冲击保护并且具有各种功能。可以使用各种功能性中间材料来组合多个玻璃片。中间材料可以起到向玻璃层叠板提供反射或吸收的有益效果或提供可切换功能的作用。层叠玻璃可能比预期会产生冲击的回火玻璃更为理想。层叠板可以包括在玻璃片之间具有中间层的至少两个玻璃片。中间层可以包括但不限于聚合物片或离聚物材料，聚合物片包括PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯醋酸乙烯酯)或PET(聚对苯二甲酸乙二酯)。
对于各种车辆和建筑应用而言，可以期望在玻璃片或层叠玻璃片中设置开口。然而，在玻璃片中形成孔使开口处的玻璃弱化。对于各种应用而言，并不总是期望或能够对玻璃进行回火。因此，期望提供一种可以支撑贯穿其中的开口的层叠玻璃材料。
发明内容
本公开总体上涉及一种玻璃制品，其包括：装配玻璃，其具有至少一个玻璃片；开口，其延伸穿过所述装配玻璃的至少一部分；第一衬套，其延伸穿过所述开口；和粘合剂，其设置在所述开口的边缘和所述第一衬套的外边缘之间，其中，通过所述第一衬套的收缩在所述装配玻璃中的所述开口周围的所述装配玻璃中形成压缩应力。
在一些实施方式中，所述装配玻璃包括第一玻璃片、面对所述第一玻璃片的第二玻璃片以及形成在所述第一玻璃片和所述第二玻璃片之间的中间层。所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的至少一者的厚度优选为0.1mm至12mm，并且所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的至少一者的厚度更优选为0.3mm至5.0mm，甚至更优选为0.4mm至2.3mm。
在进一步的实施方式中，所述衬套受到张力。所述衬套可以具有比所述开口的原始直径小的直径。所述粘合剂可以被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。所述衬套可以由金属或金属合金制成，并且可以优选是铝或其合金。
在进一步的实施方式中，所述衬套包括凸缘和主体，其中，所述凸缘抵靠所述装配玻璃的外表面在所述开口的外部延伸，并且所述衬套的所述主体延伸穿过所述开口。
进一步的实施方式包括粗糙度(Ra)小于2.5μm的开口的边缘。在进一步的实施方式中，密封件可以设置在所述开口处，并且可以附接至所述衬套。在某些实施方式中，所述玻璃制品可以包括第二衬套。
在本公开的另一方面中，玻璃制品包括：装配玻璃，其具有至少一个玻璃片；开口，其延伸穿过所述装配玻璃；和应力产生构件，其延伸穿过所述开口以接触所述开口的边缘，其中所述应力产生构件在所述开口周围的所述装配玻璃中产生压缩应力。在进一步的实施方式中，所述应力产生构件由树脂制成，其中，当所述树脂固化时，所述树脂的尺寸减小。所述装配玻璃可以包括第一玻璃片、面对所述第一玻璃片的第二玻璃片以及在所述第一玻璃片和所述第二玻璃片之间形成的中间层。在一些实施方式中，所述树脂可以被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。所述开口边缘的粗糙度(Ra)可以小于2.5μm。其它实施方式可以包括穿过所述开口设置的密封件。
本公开总体上涉及一种在装配玻璃的开口处形成压缩应力的方法，其包括：放置至少一个延伸穿过所述开口的衬套，其中在所述衬套的外边缘上具有粘合剂；以高于所述装配玻璃的任何膨胀的比率使所述衬套的外边缘膨胀，以使所述衬套处于膨胀状态；使所述衬套和所述开口之间的所述粘合剂固化，以将所述衬套粘结到所述开口的边缘；以及允许所述衬套从所述膨胀状态减小尺寸，其中所述粘合剂保持粘附到所述衬套的外边缘和所述开口的边缘，其中在所述开口周围的所述装配玻璃中形成压缩应力。
在某些实施方式中，所述装配玻璃不膨胀。在一些实施方式中，所述粘合剂可以被紫外线辐射固化、热固化或化学固化。在一些实施方式中，使所述衬套的外边缘膨胀包括加热所述衬套，以及允许所述衬套从所述膨胀状态减小尺寸包括允许所述衬套冷却。所述粘合剂被热固化。
在进一步的实施方式中，通过向所述衬套施加机械力而使所述衬套膨胀，并且当从所述衬套去除所述机械力而使所述衬套从所述膨胀状态减小尺寸。在另外的实施方式中，在从所述衬套去除所述机械力之前，使用紫外线辐射、热固化或化学固化来固化所述粘合剂。
在进一步的实施方式中，当所述衬套处于所述膨胀状态时所述粘合剂的外径等于所述开口的直径。
在进一步的实施方式中，根据其它实施方式的在装配玻璃中的开口处形成压缩应力的方法包括以下步骤：将应力产生构件放置在所述装配玻璃中的开口的边缘上，以及固化所述开口的边缘上的所述应力产生构件，其中所述应力产生构件的尺寸减小，并且所述应力产生构件保持粘附至玻璃基板中的开口的边缘，以在所述开口周围的所述装配玻璃中形成压缩应力。在某些实施方式中，所述应力产生构件可以被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。
附图说明
被并入本说明书中并构成本说明书的一部分的附图示出了本公开的一个或多个示例方面，并且与具体实施方式一起用于解释其原理和实施。
图1示出了具有开口的玻璃制品。
图2示出了具有开口的示例性玻璃制品，该开口中具有粘合剂和衬套。
图3示出了根据本公开的示例性实施方式的具有粘合剂和衬套的开口，其中该开口处于压缩应力下。
图4示出了根据本公开的示例性实施方式的具有凸缘的衬套的端视图。
图5示出了图4所示的具有凸缘的衬套的侧视图。
图6示出了处于膨胀状态下的玻璃制品的开口处的截面。
图7示出了根据本公开的示例性实施方式的处于收缩状态的玻璃制品的开口处的截面。
图8示出了根据本公开的另一示例性实施方式的玻璃制品的开口处的截面。
图9示出了根据本公开的又一示例性实施方式的玻璃制品。
图10示出了根据本公开的再一示例性实施方式的玻璃制品。
图11示出了在玻璃的开口内具有铝衬套和粘合剂的玻璃片。
图12示出了在极化壁前面的开口处于压缩应力下的一片玻璃。
图13示出了在极化壁前面的开口处于压缩应力下的一片玻璃。
图14a示出了利用应力计对平板玻璃中的玻璃开口进行的测量，该平板玻璃具有用于增强玻璃开口的衬套。
图14b示出了利用应力计对平板玻璃中的玻璃开口进行的测量，该平板玻璃具有用于增强玻璃开口的衬套。
图15a示出了在增强玻璃开口之前利用应力计对弯曲玻璃中的玻璃开口进行的测量。
图15b示出了在增强玻璃开口之前利用应力计对弯曲玻璃中的玻璃开口进行的测量。
图16a示出了利用应力计对弯曲玻璃中的玻璃开口进行的测量，该弯曲玻璃具有用于增强玻璃开口的衬套。
图16b示出了利用应力计对弯曲玻璃中的玻璃开口进行的测量，该弯曲玻璃具有用于增强玻璃开口的衬套。
图17是示出根据本公开的又一示例性实施方式的玻璃制品中的玻璃开口与刮水器装置的截面。
图18是示出根据本公开的另一示例性实施方式的玻璃制品中的玻璃开口的截面。
图19是示出根据本公开的又一示例性实施方式的玻璃制品中的玻璃开口的截面。
图20是示出根据本公开的另一示例性实施方式的玻璃制品中的玻璃开口的截面。
图21示出了根据本公开的示例性实施方式的具有增强的开口的玻璃制品的制造过程。
图22示出了根据本公开的另一示例性实施方式的具有增强的开口的玻璃制品的制造过程。
具体实施方式
本文公开了一种具有压缩应力的玻璃制品以及制造这种玻璃制品的方法，所述压缩应力增强了贯穿该玻璃制品的至少一部分的开口。在下面的说明中，出于解释目的，阐述了具体细节以便促进对本公开的一个或多个方面的透彻理解。然而，在某些或所有情况下可能显而易见的是，能够在不采用下述特定设计细节的情况下实践下述任意方面。
在玻璃片内创建开口可能会弱化开口周围的玻璃，从而可能导致玻璃破裂。机械应力可能进一步产生玻璃破裂的风险，其中机械特征穿过玻璃开口或在玻璃开口内移动。玻璃中的开口对于各种应用都可能是期望的，包括但不限于用于将刮水器放置在汽车窗户中的孔、用于将侧窗附接在车门内的开口、用于天线或相机的开口、用于将行李架附接在天窗上的开口、用于在玻璃门上放置把手的开口以及连接电气设备(包括在玻璃层叠板中的电气设备)。因此，需要增强具有开口的玻璃制品。
可以将压缩应力引入玻璃片以提高玻璃强度。在此说明的是具有增强的开口的玻璃制品以及将压缩应力引入玻璃制品中的开口的方法。如本文所使用的，“玻璃制品”可以包括装配玻璃(glazing)和任何其它组装的零件。装配玻璃可以包括单个玻璃片或层叠在一起的多个玻璃片。装配玻璃可以包括例如第一玻璃片、面对第一玻璃片的第二玻璃片以及形成在第一玻璃片和第二玻璃片之间的中间层。玻璃制品的材料可以是任何无机和有机玻璃，包括但不限于钠钙硅玻璃、铝硅酸盐玻璃、硼硅酸盐玻璃、硅石玻璃和丙烯酸玻璃。在这种制品中使用的玻璃可以具有任意厚度。优选地，可以利用所公开的方法来增强0.1mm至12mm厚的玻璃片中的开口。更优选地，玻璃片为0.3mm至5.0mm厚，甚至更优选地为0.4mm至2.3mm厚。在具有多于一个玻璃片的层叠玻璃制品中，玻璃片可以具有相同或不同厚度。如本文所公开的具有增强的开口的玻璃片可以是平坦的或弯曲的。此外，具有增强的开口的玻璃片可以包括回火的玻璃或未回火的玻璃，其中可能期望额外的增强。在一些实施方式中，可以在对玻璃回火之前形成增强的开口。
在图1中示出了用于车辆中的玻璃制品10。玻璃制品10包括延伸穿过装配玻璃12的开口14。装配玻璃12的底部附近的开口14可以用于刮水器机构，该刮水器机构可以延伸穿过开口14。开口14可以形成在装配玻璃12中的任意适当的位置中，包括用于额外的用途，诸如行李架和把手。另外，一些装配玻璃12可以包括多于一个开口14。可以通过各种已知的方法形成开口14，包括但不限于机械钻孔、喷水钻孔、化学蚀刻和激光钻孔。装配玻璃12中的开口可以具有各种尺寸和形状，包括但不限于圆形或椭圆形。
开口14的边缘可以形成为在开口边缘处提供最小的粗糙度。开口14处较小的表面粗糙度可以提高对在玻璃中形成裂纹的抵抗。粗糙的边缘可以包括会导致玻璃破裂的应力集中。较光滑(较不粗糙)的边缘减少了应力集中，并且可以提高抗裂性。开口边缘可以具有优选小于2.5μm、更优选小于2μm、或者甚至更优选小于1.5μm的粗糙度(Ra)。可以根据ISO标准13565-1(1996)在截止波长λc为2.5μm并且λs为2.5μm的情况下测量表面粗糙度。形成开口的化学蚀刻或激光钻孔方法可以是优选的，以使开口边缘粗糙度最小化。机械钻孔也可以在具有或没有额外精加工(诸如抛光)的情况下创建平滑开口。开口14的边缘包括装配玻璃12的第一面12f和装配玻璃12的第二面12b之间的开口的内表面，其中开口14穿过玻璃制品10而形成。
图2示出了具有开口14的装配玻璃12，该开口14具有衬套16和在开口14内的粘合剂18。所使用的衬套16可以是可以膨胀然后尺寸缩小(或者说可以设置成膨胀和收缩)的任何材料。衬套16的原始直径小于开口14的原始直径，其中“衬套的原始直径”是膨胀之前的衬套外径。“粘合剂的原始直径”是在膨胀和固化之前的粘合剂18的外径。“开口的原始直径”是在增强之前在玻璃中切割出开口14时开口14的直径。在一些实施方式中，粘合剂18的厚度可以比衬套16与开口14之间的直径差的一半小。
在特定实施方式中，衬套16可以包括凸缘22，当衬套16位于开口14中时，凸缘22延伸出开口14并沿着装配玻璃12延伸。图4示出了从衬套16的底端观察时具有凸缘22的衬套16，图5示出了从侧面观察时具有凸缘22的衬套16。衬套16可以包括凸缘22，当将衬套16放置在开口14内时，凸缘22沿着第一玻璃片的外表面或第二玻璃片的外表面延伸。凸缘22的外周长可以大于延伸穿过形成在装配玻璃12中的开口14的衬套主体部24的外周长，并且可以大于开口14的周长。凸缘22可以在粘合剂18固化之前辅助衬套16在开口14内对准。衬套16的厚度可以取决于衬套材料。较弱的材料可能需要较厚的衬套16，而较强的材料可能允许较薄的衬套16。需要足够的强度来维持开口14处的装配玻璃12中的压缩力。衬套16可以是各种材料，包括但不限于金属或塑料。可以使用的金属包括但不限于铝、铜、钢、锡、锌、铅、钛和铁。在进一步的实施方式中，衬套16可以由包括铝、铜、钢、锡等的任何适当的金属的合金制成。可以基于玻璃片材料和所使用的粘合剂18针对特定的杨氏模量和/或热膨胀系数来选择衬套16的材料。在特定实施方式中，衬套16可以形成为环形或圆筒形。优选地，衬套16可以具有与开口14的形状互补的形状。此外，衬套16可以包括一个或多个基本在装配玻璃的厚度方向或倾斜方向上延伸的窄缝，这可以有助于膨胀和收缩。此外，在一些实施方式中，衬套可以由彼此连接的多个主体部分制成。在特定实施方式中，开口14内可以具有多于一个衬套16。例如，可以从装配玻璃12的相对侧穿过开口14放置衬套16。
本文说明的用于将压缩应力引入装配玻璃12中的开口14的方法可以用在任何玻璃制品中，包括但不限于作为单独的玻璃片或玻璃层叠板的装配玻璃。在玻璃层叠板中使用多于一个玻璃片的情况下，可以在层叠之前或之后在玻璃片中切出开口。此外，可以通过平板玻璃或弯曲玻璃形成开口14。在包括层叠装配玻璃12的一些实施方式中，在层叠之前形成开口14的情况下，可以在堆叠的玻璃片中切出开口14，或者可以单独地在各玻璃片中切出玻璃片开口。如果在层叠之前单独地在玻璃片中切出开口14，则切出的开口可能无法完全对齐。可以在层叠玻璃制品的每一侧上使用衬套16，以单独地为层叠板中的每块玻璃片提供压缩强度，即，在开口14中可以使用多于一个衬套16。在进一步的实施方式中，可以在已经层叠的装配玻璃12中形成开口14。在层叠的装配玻璃12中，开口14可以与一个或多个衬套16一起使用。
图3示出了开口14，其具有由设置在开口14和衬套16之间的粘合剂18形成的压缩应力。在一些实施方式中，衬套16可以在将粘合剂18放置在衬套16和开口14之间的情况下膨胀以将衬套16粘附至开口14。用于使衬套膨胀的方法可以包括但不限于热和/或机械力。在热膨胀的衬套16的情况下，衬套16的热膨胀系数可以大于装配玻璃12。因此，在加热时，衬套16可以以比装配玻璃12高的比率(rate)膨胀，并且在开口14内的衬套16的外边缘可以在膨胀状态下粘附到开口14的边缘。可以对整个装配玻璃12或对衬套16的局部进行热处理。衬套16可以具有与开口基本相同的形状，使得衬套16可以在膨胀的状态下粘附至开口14的整个边缘。在一些实施方式中，可能优选的是在开口14的边缘周围形成均匀的粘附，使得在收缩状态下，在开口周围的装配玻璃中可以存在均匀的压缩。优选地，设置在衬套16和开口14之间的粘合剂18在衬套16处于膨胀状态时被热固化。然后可以冷却衬套16，并且衬套16的尺寸可以减小到收缩状态。衬套16可以保持附接至开口边缘，从而在开口14周围的装配玻璃中形成压缩应力。装配玻璃12因此在开口14处被增强。当衬套16处于膨胀状态时，粘合剂18可以在开口14的边缘和衬套16之间被压缩。如图3所示，在一些实施方式中，在衬套16处于收缩状态之后，粘合剂18也可以保持被压缩。加热状态和冷却状态之间的温度差不受限制，并且可以大于或等于50K、80K或100K。温度差可以取决于衬套和玻璃的热膨胀系数和杨氏模量，以及要形成的期望压缩应力。
图6和图7以截面图示出了在装配玻璃12中形成的开口14及其附近，其中图6示出了处于膨胀状态的衬套16，图7示出了处于收缩状态的衬套16。在图6和图7中，装配玻璃12由第一玻璃片26、面对第一玻璃片26的第二玻璃片28以及形成在第一玻璃片26和第二玻璃片28之间的中间层30形成。可以由任何适当的材料制成中间层30，包括聚合物片、诸如PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、EVA(乙烯乙酸乙烯酯)或PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)或离聚物材料。如图6和图7所示，所示的衬套16具有凸缘22，该凸缘22在第一玻璃片26的第一表面上从开口14的边缘延伸。在一些实施方式中，可以将凸缘放置为在第二玻璃片的外表面上延伸。在膨胀状态下，如图6所示，衬套16具有外径DB1，而开口14具有内径DE1。为了达到膨胀状态，在一些实施方式中，可以对衬套16进行加热或机械膨胀以使外径DB1增大到更大的尺寸，使得外径DB1变得比衬套16的原始外径大。在衬套16处于膨胀状态的情况下，在一些实施方式中，开口14的内径DE1可以比开口14的原始内径大。开口14的内径DE1可以等于或大于当衬套16处于膨胀状态时开口14的原始内径。在开口14的内径DE1比开口14的原始内径大的情况下，衬套16的膨胀率比形成开口14的装配玻璃12的膨胀率大。在膨胀状态下，粘合剂18受到来自衬套主体部分24的外周壁或外周的压缩力。
在去除施加的热或机械力之前，可以通过加热、紫外线(UV)辐射或任何其它适当的方式来充分固化置于衬套16和开口14的边缘之间的粘合剂18。在粘合剂18固化之后，可以去除用于使衬套16膨胀的热或机械力。在去除热或机械力之后，衬套16可以逐渐减小尺寸以具有较小的外径DB2，并且装配玻璃12中的开口14可以减小尺寸以具有内径DE2。处于收缩状态的衬套16的外径DB2比处于膨胀状态的衬套16的外径DB1小。处于收缩状态的开口14的内径DE2比处于膨胀状态的开口14的内径DE1小。因为衬套16在粘合剂18固化之后收缩，所以粘合剂18在开口14的径向上被向内拉动，使得开口14的边缘受到向内拉的力，从而在开口14周围的玻璃中形成压缩应力。在固化和去除热或机械力之后，粘合剂18也可以减小尺寸(基于粘合剂18的内径)。优选地，粘合剂18的热膨胀系数大于或等于衬套16的热膨胀系数。粘合剂18可以包括但不限于环氧树脂或聚氨酯。所使用的粘合剂18可以具有与衬套16相似的杨氏模量。粘合剂18可以具有足够的强度以通过在衬套16尺寸减小之后保持开口边缘粘附到衬套16来维持玻璃中的压缩应力。
在一些实施方式中，在衬套16热膨胀并且粘合剂热固化的情况下，可以在高压釜中完成衬套16的膨胀和粘合剂18的固化。在装配玻璃12是层叠装配玻璃的情况下，高压釜可以用于制备玻璃层叠板，其能够在衬套16热膨胀和粘合剂18固化的同时完成。在进一步的实施方式中，也可以通过施加指向衬套16和/或粘合剂18的热来引起热膨胀和/或固化。
图8至图10示出了根据本公开的方面的玻璃制品的进一步实施方式。图8示出了具有作为装配玻璃的单个玻璃片32的玻璃制品33。玻璃片32可以具有圆筒形开口31，可以将圆筒形衬套36插入到圆筒形开口31中。可以将粘合剂34放置在衬套36的外周与开口31的内周之间。可以在将衬套36放置在开口31中之前将粘合剂34放置在衬套36的外周上。在一些实施方式中，可以在将衬套36放置在开口31内之前将粘合剂34放置在开口31的边缘周围。可以使衬套36膨胀然后收缩，以在单个玻璃片32的开口边缘周围的玻璃中产生压缩应力。由于在单个玻璃片32的开口边缘周围的玻璃中形成了压缩应力，因此玻璃制品33可以具有耐用的结构，特别是在开口31的边缘周围具有耐用的结构。
图9示出了包括玻璃制品37的另一实施方式，该玻璃制品37具有由第一玻璃片38、面对第一玻璃片38的第二玻璃片42以及形成在第一玻璃片38和第二玻璃片42之间的中间层40制成的装配玻璃。可以穿过第二玻璃片42形成开口44，使得开口44不延伸穿过第一玻璃片38。在特定实施方式中，中间层40也可以保持不具有开口或孔。可能优选的是，在第一玻璃片38和第二玻璃片42层叠之前在第二玻璃片42中形成开口44。可以在开口44内配置衬套46，并且可以在衬套46的外周和开口44的内周之间设置粘合剂48。衬套46可以膨胀然后收缩，以在第二玻璃片42的开口边缘周围的玻璃中产生压缩应力。因为衬套46直径减小，所以通过粘合剂48附接到衬套46的第二玻璃片42中的开口周长减小，从而在开口的边缘处压缩玻璃。因此，第二玻璃片42的结构由于压缩而在开口44周围具有增加的强度。
图10进一步示出了玻璃制品51的实施方式，该玻璃制品51具有与图9所示的玻璃制品37基本相同的玻璃结构。玻璃制品51可以包括装配玻璃，该装配玻璃包括第一玻璃片50、面对第一玻璃片50的第二玻璃片54以及形成在第一玻璃片50和第二玻璃片54之间的中间层52。可以穿过第二玻璃片54形成开口55，使得开口55不延伸穿过第一玻璃片50。中间层52可以包括与第二玻璃片54中的开口55对准的开口，或者在特定实施方式中，中间层52可以保持不具有开口。可以将衬套56配置在开口55内，并且可以在衬套56的外周和开口55的内周之间设置粘合剂57。如图10所示，可以在玻璃制品51内设置电子连接器58。电子连接器58可以用于向各种特征提供电力，诸如包括电子显示器的有机发光器件、涂层或包括用于给雨刮器停放区除霜的可加热电线。电子连接器58可以包括连接器，诸如电线或电缆60，其可以连接到电源并且可以通过衬套62的内周延伸出开口55。电子器件58和电缆60可以由于连接器的厚度而对衬套56周围的玻璃施加力，然而，第二玻璃片54通过在第二玻璃片54的开口55处形成压缩应力而被增强，使得玻璃制品51明显减少了裂纹的发生。电子连接器58可以放置在第二玻璃片54和中间层52之间或者第一玻璃片50和中间层52之间。此外，在层叠玻璃制品中包括两个以上的中间层的情况下，电子器件58能够配置在中间层之间。在一些实施方式中，电子连接器58可以设置在开口55内。开口55可以是任何适当的尺寸以提供到电源的电连接。
在一些实施方式中，可以使用机械力使衬套16在开口内膨胀。机械力可以用于使衬套16朝向开口14的边缘膨胀。衬套16可以是平坦的或沿着内周具有三维形状。在特定实施方式中，衬套16可以在衬套16的内周中包括螺纹形状，使得衬套16的机械膨胀可以使用螺纹形状。粘合剂18可以设置为布置在衬套16的外周上的层，并且可以在机械力的作用下与衬套16一起膨胀至膨胀状态。在膨胀状态下，粘合剂18的直径可以基本等于开口的直径。可以在衬套16处于膨胀状态时固化粘合剂18，从而将衬套16粘附至开口14。在这种情况下，粘合剂18可以通过任何适当的手段，包括热处理、化学处理或UV辐射处理。当去除机械力时，衬套16和粘合剂18的尺寸可以减小。衬套16可以保持粘附到开口14的边缘，这可以在开口14处的玻璃中形成压缩应力。因此可以增强开口14处的玻璃。衬套16的机械膨胀可以在单独的玻璃片或层叠玻璃制品的开口内进行。
例如，图11示出了本公开的示例性实施方式。特别地，该示例包括具有26.8mm的开口72的3.15mm厚的钠钙硅玻璃片70。如本文所公开的，用作单独的玻璃片或用作层叠件的一部分的玻璃片可以具有任何适当的厚度。将具有25mm原始外径的铝衬套74放置在玻璃片开口72内。如图11所示，铝衬套的内径为22mm。衬套74的优选内径可以取决于开口的预期用途。开口72和其中使用的衬套74的尺寸不受限制，并且可以是任何适当的尺寸，其可以大于或小于图11所示的实施方式。在铝衬套74和玻璃开口72之间放置了双组分环氧树脂粘合剂。将具有衬套74和在开口72周围延伸的粘合剂的玻璃70加热到140℃。衬套74和粘合剂膨胀到开口72的直径，并且粘合剂在该温度下固化。冷却时，衬套74的尺寸减小，但仍保持粘附到开口72。图12和图13示出了冷却后玻璃中的增强开口处对极化壁的应力。图13示出了旋转了90°的图12的玻璃片，其示出了在整个开口周围存在的压缩。如图12和图13所示，白色环状部分76示出了在玻璃开口边缘和衬套74之间形成的粘合剂。在图12和图13中均能够看到整个衬套周围有一层叠缩应力。
图14a、图14b示出了使用应力计EdgeMaster 2(Stress Photonics,Inc.)进行的测量，以验证如图11所示的平板玻璃片样品中的极化壁发现。如EdgeMaster 2所测量的，沿着开口Op1的边缘形成了压缩应力。在衬套Bu1和装配玻璃的外周Eg1之间发现了压缩应力。更具体地，如图14a所示，在玻璃外周Eg1与衬套Bu1之间的区域受到了压缩应力，其在图14a中表示为相对白色的区域Ac1。该相对白色的区域Ac1在图14b中示出为在衬套Bu1的外部具有测得的应力低于零的区域。因为在开口Op1的外周处形成有相对白色的区域Ac1，所以玻璃制品被制成为在开口Op1周围具有较高的抗开裂性。
图15a、图15b和图16a、图16b示出了包括弯曲玻璃片的另一种玻璃制品样品。图15a、图15b包括具有未增强的开口Op2的弯曲玻璃片的应力测量，并且图16a、图16b包括如本文所公开的具有利用衬套Bu3增强之后的开口Op3的弯曲玻璃片的应力测量。
图15a、图15b示出了弯曲玻璃片的应力测量，该弯曲玻璃片具有切穿玻璃片的开口Op2而在开口Op2处不具有任何增强。在开口处没有对玻璃片进行增强的情况下，如图15b所示，开口Op2边缘与玻璃外周Eg2之间的玻璃片受到张力，其中开口Op2和玻璃外周Eg2之间的区域Ar2的测量应力大于零。如图所示，玻璃外周Eg2附近的区域Ac2具有轻微的压缩。
在对玻璃基板进行增强后，应力水平发生了很大变化。图16a、图16b示出了在弯曲玻璃中的开口Op3处形成有衬套增强的压缩应力。EdgeMaster 2应力计被用于测量玻璃片中开口Op3处的应力。通过增强，开口Op3周围的玻璃基板受到了压缩，其中在开口Op3和外周Eg3之间的玻璃中的区域Ac3的应力测量低于零。靠近衬套Bu3的相对白色区域Ac3从受到张力的区域变成受到压缩应力的区域，并且此外，相对白色区域Ac3和Ac4之间的相对黑色区域Ar3强烈地受到张力而没有增强，处于轻微张力中，在增强后接近压缩。通过与测量水平的比较，在施加增强时，在衬套Bu3周围的玻璃基板中形成了压缩应力。因此，与不具有增强的玻璃制品相比，具有增强的玻璃制品在开口处具有更高的抗开裂性。
上述玻璃制品可以通过任何适当的方式来制造。例如，可以通过以下步骤制造玻璃制品。首先，可以制备装配玻璃用于制造玻璃制品。玻璃制品能够由单个玻璃片形式的装配玻璃、层叠装配玻璃或任何其它适当的装配玻璃制成。开口可以通过任何适当的方式形成，诸如对装配玻璃进行钻孔或化学蚀刻，使得贯穿整个或部分装配玻璃形成孔。开口可以是任何适当的形状，诸如圆形或椭圆形。可以使用矩形或任何其它多边形的开口。在包括层叠装配玻璃的一些实施方式中，可以在层叠之前在一个或多个玻璃片中形成开口。在这种层叠的装配玻璃中，开口可以延伸穿过整个装配玻璃或部分装配玻璃，其中至少一个玻璃片不包括开口。
在开口是圆形的情况下，在装配玻璃中形成开口之后，在开口内设置直径稍小于开口直径的圆形衬套，其中可以在衬套的外周上设置粘合剂。在一些实施方式中，可以将粘合剂施加到开口的边缘，或者衬套的外周与开口的内壁之间的间隙可以填充有粘合剂。可以通过施加热或机械力使衬套膨胀。可以通过由诸如电加热器的热源向衬套内部施加热来进行加热。为了使衬套在周向上均匀地膨胀，热源可以是圆筒形的，以均匀地加热衬套的内周面。在一些实施方式中，热源可以包围整个玻璃制品，或者从一个或多个侧面局部地向衬套施加热。当使用机械力来扩大衬套的直径时，可以使用逐渐增大其直径的圆筒形装置。在特定实施方式中，能够同时施加热和机械力的装置可用于使衬套膨胀。随后，可以通过任何适当的方式来固化粘合剂，包括在粘合剂是热固性的情况下施加热。一些粘合剂可以通过混合包括硬化剂的组分来固化。如果使用紫外线辐射可固化树脂，则可以通过紫外线辐射来固化紫外线辐射可固化树脂。
在衬套膨胀并且粘合剂固化之后，可以减小衬套的尺寸。在通过加热实现膨胀的情况下，当衬套恢复到室温时，衬套可以收缩。替代地，在通过机械力使衬套膨胀的情况下，去除这种力的施加以减小衬套的尺寸。
可以在装配玻璃的开口周围形成压缩应力，其中衬套减小了尺寸，使得增强了开口周围的玻璃强度，从而降低了破裂的风险。
在特定实施方式中，可以在开口处提供密封件，例如，以与延伸穿过开口的装置相互作用。在图17中，示出了围绕开口80的密封件82。开口80形成在装配玻璃84中，装配玻璃84由第一玻璃片86、面对第一玻璃片86的第二玻璃片88以及形成在第一玻璃片86和第二玻璃片88之间的中间层90制成。衬套98可以经由粘合剂99设置在开口80中。在一些实施方式中，装配玻璃可以是单个玻璃片。用作擦拭装配玻璃84的表面的装置的刮水器机构92设置成刮水器机构92的轴96延伸穿过密封件82。在特定实施方式中，密封件82由橡胶材料制成。密封件82还可以通过防止由于冲击或不期望的力引起的损坏而保护开口周围的装配玻璃。
密封件可以是任何材料，包括合成或天然橡胶或其它聚合物材料。在密封件是橡胶的情況下其可以包括硫化橡胶。密封件可以与衬套一起形成，附着于衬套或以其它方式用于本文所述的包括衬套的组件中。该密封件还可用于本文所述的没有衬套的组件中。
在进一步的实施方式中，可以在不具有衬套的玻璃开口处形成压缩。可以沿着开口的边缘放置固化后尺寸减小的收缩材料，并且沿着开口边缘固化到位。优选地，随着收缩材料的固化，收缩材料的尺寸可以减小。收缩材料可以包括但不限于聚氨酯。收缩材料可以在固化并且尺寸减小之后保持附接至玻璃开口边缘，并且在玻璃开口处形成压缩应力。收缩材料在固化、尺寸减小的状态下处于张紧中。还可以在开口中使用密封件，以形成与延伸穿过开口的机构的密封。优选地，将收缩材料粘附到玻璃开口的边缘。图18示出了这种增强了装配玻璃中的开口的收缩材料。
图18示出了具有延伸穿过装配玻璃100的开口102的装配玻璃100。收缩材料制成的应力产生构件104设置成延伸穿过开口102并且接触开口102的边缘以在装配玻璃100的开口102的边缘处产生压缩应力。应力产生构件104可以由树脂化合物制成，该树脂化合物在粘附到装配玻璃100中的开口102的边缘之后尺寸减小。随着应力产生构件104的收缩，可以在开口102的边缘处形成压缩应力以增强开口102处的装配玻璃100。在一些实施方式中，如图19所示，装配玻璃100可以是单个玻璃片或者是层叠装配玻璃。在一些进一步的实施方式中，单个玻璃片还可以用于层叠装配玻璃中。
在图19中，装配玻璃设置成具有第一玻璃片106、面对第一玻璃片106的第二玻璃片110以及形成在第一玻璃片106和第二玻璃片110之间的中间层108。开口114形成为延伸穿过装配玻璃，并且在开口114的内壁上设置应力产生构件112。应力产生构件112由树脂化合物制成，该树脂化合物在粘附到装配玻璃中的开口114的内壁之后尺寸减小。随着应力产生构件112的收缩，在开口114周围的装配玻璃中产生压缩应力，其为开口114周围的装配玻璃提供强度以增强装配玻璃。替代地，在一些实施方式中，开口可以形成为仅穿透第二玻璃片，使得装配玻璃可以适合于连接电子器件，诸如上述的有机发光器件或可加热的印刷品或涂层。
图20示出了根据本公开的示例性实施方式的玻璃制品。特别地，图20示出了具有延伸穿过其中的开口114的装配玻璃。装配玻璃可以包括单个玻璃片或层叠装配玻璃。在一些实施方式中，单个玻璃片还可以用于层叠装配玻璃中。如图20所示，应力产生构件113可以沿着开口114的边缘并且沿着一个或多个装配玻璃外表面延伸。
根据本公开的方面，参照图21，具有增强的开口的玻璃制品的制造过程可以包括以下步骤。
步骤2102包括在装配玻璃中形成至少一个开口。装配玻璃可以包括单个玻璃片或层叠玻璃片。在装配玻璃是层叠玻璃片的情况下，开口可以在层叠之前或之后形成。步骤2104包括放置至少一个延伸穿过开口的衬套，其中粘合剂在衬套的外边缘上。步骤2106包括利用外力使衬套膨胀。外力可以包括任何适当的手段，包括加热或机械膨胀。步骤2108包括使衬套和装配玻璃中的开口之间的粘合剂固化。步骤2110包括从衬套去除外力，使得衬套尺寸减小，从而在开口周围的装配玻璃中产生压缩。
根据本公开的方面，参照图22，具有增强的开口的玻璃制品的制造过程可以包括以下步骤。
步骤2202包括在装配玻璃中形成至少一个开口。步骤2204包括将至少一个应力产生构件放置在开口内。步骤2206包括使应力产生构件固化，使得应力产生构件尺寸减小，从而在开口周围的装配玻璃中形成压缩应力。
提供本公开的以上说明以使本领域技术人员能够制作或使用本公开。对本公开的各种修改对于本领域技术人员而言将是显而易见的，并且在不脱离本公开的精神或范围的情况下，本文中定义的通用原理可以应用于其它变型。此外，以上结合附图的说明记载了示例，并且不代表仅可以实施或在权利要求的范围内的示例。
此外，尽管可以以单数形式说明或要求保护所说明的方面和/或实施方式的元件，但是除非明确指出对单数形式的限制，否则涵盖复数形式。另外，除非另有说明，否则任何方面和/或实施方式的全部或一部分可以与任何其它方面和/或实施方式的全部或一部分一起使用。因此，本公开不限于本文说明的示例和设计，而是应被赋予与本文公开的原理和新颖性特征一致的最宽范围。

Claims (31)

1.一种玻璃制品，其包括：
装配玻璃，其具有至少一个玻璃片；
开口，其延伸穿过所述装配玻璃的至少一部分；
第一衬套，其延伸穿过所述开口的至少一部分；和
粘合剂，其设置在所述开口的边缘和所述第一衬套的外边缘之间，
其中，通过所述第一衬套的收缩在所述装配玻璃中的所述开口周围的所述装配玻璃中形成压缩应力。
2.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述装配玻璃包括第一玻璃片、面对所述第一玻璃片的第二玻璃片以及形成在所述第一玻璃片和所述第二玻璃片之间的中间层。
3.根据权利要求2所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的至少一者的厚度为0.1mm至12mm。
4.根据权利要求3所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的至少一者的厚度为0.3mm至5.0mm。
5.根据权利要求4所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片中的至少一者的厚度为0.4mm至2.3mm。
6.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一衬套受到张力。
7.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一衬套的外径比所述开口的原始直径小。
8.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述粘合剂被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。
9.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一衬套包括金属或金属合金。
10.根据权利要求9所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一衬套包括铝或含铝合金。
11.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述第一衬套包括凸缘和主体，其中，所述凸缘沿着所述装配玻璃的外表面在所述开口的外部延伸，并且所述第一衬套的所述主体延伸穿过所述开口。
12.根据权利要求1所述的玻璃制品，其特征在于，所述开口的边缘的粗糙度(Ra)小于2.5μm。
13.根据权利要求1所述的玻璃制品，还包括设置在所述开口处的密封件。
14.根据权利要求13所述的玻璃制品，其特征在于，所述密封件附接至所述第一衬套。
15.根据权利要求1所述的玻璃制品，还包括第二衬套。
16.一种玻璃制品，其包括：
装配玻璃，其具有至少一个玻璃片；
开口，其延伸穿过所述装配玻璃的至少一部分；和
应力产生构件，其延伸穿过所述开口并接触所述开口的边缘，其中所述应力产生构件在所述开口周围的所述装配玻璃中产生压缩应力。
17.根据权利要求16所述的玻璃制品，其特征在于，所述装配玻璃具有第一玻璃片、面对所述第一玻璃片的第二玻璃片以及在所述第一玻璃片和所述第二玻璃片之间形成的中间层。
18.根据权利要求16所述的玻璃制品，其特征在于，所述应力产生构件包括树脂，其中，当所述树脂固化时，所述树脂的尺寸减小。
19.根据权利要求18所述的玻璃制品，其特征在于，所述树脂被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。
20.根据权利要求16所述的玻璃制品，其特征在于，所述开口的边缘的粗糙度(Ra)小于2.5μm。
21.根据权利要求16所述的玻璃制品，还包括设置在所述开口处的密封件。
22.一种在装配玻璃的开口处形成压缩应力的方法，其包括：
放置至少一个延伸穿过所述开口的衬套，其中在所述衬套的外边缘上具有粘合剂；
以高于所述装配玻璃的任何膨胀的比率使所述衬套的外边缘膨胀，以使所述衬套处于膨胀状态；
使所述衬套和所述开口之间的所述粘合剂固化，以将所述衬套粘结到所述开口的边缘；以及
允许所述衬套从所述膨胀状态减小尺寸，
其中所述粘合剂保持粘附到所述衬套的外边缘和所述开口的边缘，
其中在所述开口周围的所述装配玻璃中形成压缩应力。
23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述装配玻璃不膨胀。
24.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述粘合剂被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。
25.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，使所述衬套的外边缘膨胀包括加热所述衬套，以及
允许所述衬套从所述膨胀状态减小尺寸包括允许所述衬套冷却。
26.根据权利要求25所述的方法，其特征在于，所述粘合剂被热固化。
27.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，使所述衬套的外边缘膨胀包括向所述衬套施加机械力，以及
允许所述衬套从所述膨胀状态减小尺寸包括从所述衬套去除所述机械力。
28.根据权利要求27所述的方法，其特征在于，在从所述衬套去除所述机械力之前，使用紫外线辐射、热固化或化学固化来固化所述粘合剂。
29.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，当所述衬套处于所述膨胀状态时所述粘合剂的外径等于所述开口的直径。
30.一种在装配玻璃中的开口处形成压缩应力的方法，其包括：
将应力产生构件放置在所述装配玻璃中的开口的边缘上，以及
固化所述装配玻璃中的开口的边缘上的所述应力产生构件，
其中所述应力产生构件的尺寸减小，并且所述应力产生构件保持粘附至所述装配玻璃中的开口的边缘，以在所述开口周围的所述装配玻璃中形成压缩应力。
31.根据权利要求30所述的方法，其特征在于，所述应力产生构件被热固化、化学固化或紫外线辐射固化。
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