CN115745414A - 一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法 - Google Patents
一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115745414A CN115745414A CN202211271118.9A CN202211271118A CN115745414A CN 115745414 A CN115745414 A CN 115745414A CN 202211271118 A CN202211271118 A CN 202211271118A CN 115745414 A CN115745414 A CN 115745414A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- glass
- microstructure
- glass plate
- photoresist
- hot
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 239000011521 glass Substances 0.000 title claims abstract description 212
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 14
- 239000005340 laminated glass Substances 0.000 title abstract description 8
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 claims abstract description 49
- 238000005530 etching Methods 0.000 claims abstract description 48
- 230000008961 swelling Effects 0.000 claims abstract description 36
- 239000012943 hotmelt Substances 0.000 claims abstract description 21
- 239000005336 safety glass Substances 0.000 claims abstract description 20
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims abstract description 18
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims abstract description 15
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims abstract description 15
- 238000007731 hot pressing Methods 0.000 claims abstract description 13
- 238000003475 lamination Methods 0.000 claims abstract description 9
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 9
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims abstract description 8
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 53
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 33
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 30
- 239000002253 acid Substances 0.000 claims description 27
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 23
- 238000005728 strengthening Methods 0.000 claims description 19
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 16
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 14
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 7
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 claims description 7
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N Sulfuric acid Chemical compound OS(O)(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 claims description 5
- 229920002037 poly(vinyl butyral) polymer Polymers 0.000 claims description 5
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 4
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 4
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 4
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 claims description 4
- MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 6-methoxy-8-nitroquinoline Chemical compound N1=CC=CC2=CC(OC)=CC([N+]([O-])=O)=C21 MIMUSZHMZBJBPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000004433 Thermoplastic polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 238000000059 patterning Methods 0.000 claims description 3
- 239000007921 spray Substances 0.000 claims description 3
- 229920002803 thermoplastic polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N Nitric acid Chemical compound O[N+]([O-])=O GRYLNZFGIOXLOG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000005388 borosilicate glass Substances 0.000 claims description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims description 2
- 229920005648 ethylene methacrylic acid copolymer Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005038 ethylene vinyl acetate Substances 0.000 claims description 2
- 238000011049 filling Methods 0.000 claims description 2
- 229910017604 nitric acid Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 238000001579 optical reflectometry Methods 0.000 claims description 2
- 239000000376 reactant Substances 0.000 claims description 2
- 239000005368 silicate glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000005341 toughened glass Substances 0.000 claims description 2
- 239000004831 Hot glue Substances 0.000 claims 1
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims 1
- DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N but-3-enoic acid;ethene Chemical compound C=C.OC(=O)CC=C DQXBYHZEEUGOBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims 1
- 229920001200 poly(ethylene-vinyl acetate) Polymers 0.000 claims 1
- 238000005507 spraying Methods 0.000 claims 1
- 230000004313 glare Effects 0.000 abstract description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 abstract description 8
- 230000006378 damage Effects 0.000 abstract description 7
- 208000027418 Wounds and injury Diseases 0.000 abstract description 4
- 208000014674 injury Diseases 0.000 abstract description 4
- 210000004556 brain Anatomy 0.000 abstract 1
- 239000012634 fragment Substances 0.000 description 12
- 210000003128 head Anatomy 0.000 description 8
- 239000002241 glass-ceramic Substances 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000638 stimulation Effects 0.000 description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 5
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 5
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000005329 float glass Substances 0.000 description 4
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 3
- 238000013467 fragmentation Methods 0.000 description 3
- 238000006062 fragmentation reaction Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 3
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 3
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 3
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 3
- 238000002310 reflectometry Methods 0.000 description 3
- 206010019196 Head injury Diseases 0.000 description 2
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 2
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 2
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 2
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 2
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 239000011247 coating layer Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 2
- CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N magnesium oxide Inorganic materials [Mg]=O CPLXHLVBOLITMK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 2
- 239000013049 sediment Substances 0.000 description 2
- 230000035939 shock Effects 0.000 description 2
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 2
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000012876 topography Methods 0.000 description 2
- YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N Fluorine atom Chemical compound [F] YCKRFDGAMUMZLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 206010039203 Road traffic accident Diseases 0.000 description 1
- 229920001486 SU-8 photoresist Polymers 0.000 description 1
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 1
- 208000030886 Traumatic Brain injury Diseases 0.000 description 1
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 1
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 1
- 239000002390 adhesive tape Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 239000007795 chemical reaction product Substances 0.000 description 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 1
- 230000008094 contradictory effect Effects 0.000 description 1
- 238000004132 cross linking Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 230000001066 destructive effect Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 1
- 229920001971 elastomer Polymers 0.000 description 1
- 230000004438 eyesight Effects 0.000 description 1
- 210000000887 face Anatomy 0.000 description 1
- 239000007888 film coating Substances 0.000 description 1
- 238000009501 film coating Methods 0.000 description 1
- 239000005357 flat glass Substances 0.000 description 1
- 229910052731 fluorine Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011737 fluorine Substances 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000013003 hot bending Methods 0.000 description 1
- 238000009863 impact test Methods 0.000 description 1
- 230000003116 impacting effect Effects 0.000 description 1
- 230000007794 irritation Effects 0.000 description 1
- 239000000395 magnesium oxide Substances 0.000 description 1
- AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N magnesium;oxygen(2-) Chemical compound [O-2].[Mg+2] AXZKOIWUVFPNLO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 1
- 239000002985 plastic film Substances 0.000 description 1
- 229920006255 plastic film Polymers 0.000 description 1
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 1
- 239000005060 rubber Substances 0.000 description 1
- 239000006120 scratch resistant coating Substances 0.000 description 1
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 1
- 208000037974 severe injury Diseases 0.000 description 1
- 230000009528 severe injury Effects 0.000 description 1
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 1
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 238000010998 test method Methods 0.000 description 1
- 229920006345 thermoplastic polyamide Polymers 0.000 description 1
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 1
- 238000001039 wet etching Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
本发明公开了一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法:光刻胶和溶胀剂混合,制得溶胀型光刻胶;然后在玻璃板上进行化学湿法差速蚀刻,进行微结构改性,制得表面微结构改性玻璃。表面微结构改性玻璃可用于制备机动车用夹胶安全玻璃:将n片玻璃板与(n‑1)片热熔型高分子粘结层,交替层叠,玻璃板中至少有一片为表面微结构改性玻璃,且具有微结构的表面侧与热熔型高分子粘结层相接触;然后将夹层结构进行热压层合,制得机动车用夹胶安全玻璃。本发明提供的玻璃板表面微结构改性制备的机动车玻璃,具有高的抗冲击性,低的HIC值,降低了对驶乘和行人颅脑伤害,同时,对眼睛无眩光刺激,冲击后具有能见度,解决了机动车玻璃安全技术的难题。
Description
技术领域
本发明属于特种玻璃技术领域,具体涉及一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法。
背景技术
机动车玻璃必须兼备良好的行驶视野和安全性,在即将实施的强制性标准GB9656-2021《机动车玻璃安全技术规范》中,对机动车玻璃的强度安全性能和破坏安全性能有明确的规定,涉及人头模型冲击性、抗穿透性、抗冲击性和碎片状态。抗冲击性要求玻璃能承受227g钢球从2-9m高度自由落下的击中后的粘结力;抗穿透性要求玻璃承受2260g钢球从4m高度自由落下后5s内钢球不应穿透玻璃;人头模型冲击试验要求10Kg的人头模型从1.5m-3.0m高度冲击玻璃的内侧,玻璃必须被破坏,且HIC值(头部伤害指数,head injurycriteria)必须小于1000。因为机动车对驶乘和行人颅脑伤害的危险性日益明显,很多汽车的窗玻璃面积占接近车身表面积的1/3,行人与汽车发生正面碰撞,其中风挡玻璃遭受人头冲击的概率为23.7%,绝大部分重度伤害(>80%)为头部受到猛烈冲击后造成的颅脑损伤,导致行人和乘员的死亡。在已有人头模型从内测冲击玻璃的试验,将增加人头模型从外侧冲击的试验,又称为行人保护检测项目。HIC是评估机动车玻璃安全性能的重要指标。还有,目前的机动车风挡玻璃受到外来硬物冲击或意外炸裂时,产生放射状裂纹和环状裂纹,形成密集的裂纹和飞溅的碎片,严重妨碍驾驶员对路况环境的观察。以上这些性能(抗冲击性、抗穿透性、碎片状态和HIC)都要同时达标,而不是某一单项性能达标;但是它们又是相互联系、相互影响的,甚至是矛盾的。高的抗冲击性、抗穿透性意味着能抵御外来硬物更具破坏性的冲击,但是大概率也存在HIC值也增大,意味着增加了对驶乘和行人颅脑伤害的危险。大的玻璃碎片对冲击后的能见度影响相对小,但是反映夹胶机动车玻璃的粘结力差,意味着飞溅的玻璃碎片对驾乘和人生的危害大。机动车玻璃产生的眩光也是引发交通事故、刺激行人眼睛的重要原因。
玻璃的表面普遍存在微裂纹,是玻璃实际强度远远低于理论强度的主要原因,通过化学蚀刻和抛光液与玻璃的反应可以消除这些微裂纹而提高玻璃的强度。
如何在提高机动车玻璃抗冲击强度、抗穿透性能、冲击后能见度的同时降低人头模型冲击HIC值、碎片尺寸,减少对人的伤害程度、减少眩光对行人眼睛的刺激,这些一直都是机动车用玻璃安全性和生产技术的难题。
通过蚀刻液与玻璃的化学反应,玻璃表面能被均匀地蚀刻,如果要使部分玻璃的表面被蚀刻,一般是使用耐腐蚀的保护层避免这部分玻璃被腐蚀。如果要使全部玻璃表面都被蚀刻,但是不同部分的蚀刻深度不同,一般就要至少使用二次耐腐蚀的保护层;如果需要的蚀刻深度差越大,则需要重复更多次的使用保护层,工艺过程相当繁琐。
发明内容
针对目前存在的技术问题,本发明借助溶胀型光刻胶的差速化学湿法蚀刻技术,将玻璃平滑的表面改变为具有凹凸和/或微通孔的表面,并用这种表面微结构改性的玻璃制备机动车用夹胶安全玻璃。当具有凹凸和/或微通孔的机动车玻璃受到硬物冲击时,冲击波被凹凸和/或微通孔等微结构的干扰,裂纹扩散轨迹发生偏离并被限制扩展,即碎裂路径得到有效控制,破裂区域被控制和减小,冲击后仍然能保持良好能见度;冲击应力在凹凸和/或微通孔处集中,它们成为优先破裂的区域,在夹胶层合加工中形成的双凸面的高分子粘结层增加对冲击能量的吸收,提高机动车玻璃的抗冲击强度的同时使HIC值大大降低;另一方面,玻璃的凹凸表面增加与夹层高分子粘结层之间的粘结力,避免碎片脱落;同时,玻璃的抛光强化减少玻璃眩光对行人眼睛的刺激人,提高安全性。
本发明采用的技术方案是:
一种表面微结构改性玻璃的生产方法,所述方法为:光刻胶和溶胀剂按照质量比100:0.2~1混合,制得溶胀型光刻胶;使用溶胀型光刻胶在玻璃板上进行化学湿法差速蚀刻,对玻璃板表面进行微结构改性,在玻璃板表面蚀刻出微米级有微小空隙的微结构,所述的微结构为凹槽、凸条、凹坑、微通孔中的一种或多种;多个微结构在玻璃板上按照预定设计的图案,分布在所述玻璃板的全部表面或部分表面;制得所述表面微结构改性玻璃。所制得的表面微结构改性玻璃可用于制备机动车用夹胶安全玻璃。
本发明还提供一种机动车用夹胶安全玻璃的生产方法,所述方法包括以下步骤:
(1)制备表面微结构改性玻璃:光刻胶和溶胀剂按照质量比100:0.2~1混合,制得溶胀型光刻胶;将溶胀型光刻胶覆盖玻璃板的一面或者两面上,进行光刻,通过化学湿法差速蚀刻,对玻璃板表面进行微结构改性,在玻璃板表面蚀刻出微米级有微小空隙的微结构,所述的微结构为凹槽、凸条、凹坑、微通孔中的一种或多种;多个微结构在玻璃板上按照预定设计的图案,分布在所述玻璃板的全部表面或部分表面;制得所述表面微结构改性玻璃;
(2)将n片玻璃板与(n-1)片热熔型高分子粘结层,交替层叠,任意相邻两片玻璃板之间都设置一层热熔型高分子粘结层,所述n片玻璃板中至少有一片为所述表面微结构改性玻璃,且具有微结构的表面侧与热熔型高分子粘结层相接触;n为2以上的整数;然后将夹层结构进行热压层合,将热熔型高分子粘结层通过热压层合加工固定于玻璃板平面上,使所述表面微结构改性玻璃上的微结构空隙被所述热熔型高分子粘结层充满,制得所述机动车用夹胶安全玻璃。
所述玻璃板的厚度优选为0.2-2mm;所述热熔型高分子粘结层的厚度为0.25~2mm,优选为0.35-1mm。
本发明中,光刻胶可采用市售的光刻胶,优选为负性光刻胶。
所述化学湿法差速蚀刻的步骤一般为:
在玻璃板的单面或双面上,覆盖溶胀型光刻胶,经前烘后,曝光,转移预先设计的图案,显影,得到图形结构,后烘坚膜,冷却后用蚀刻液进行化学蚀刻,把溶胀型光刻胶表面的图形结构转移到玻璃板上,然后去除剩余光刻胶层,清洗后进行防眩光(Anti-glare,简称AG)减反射加工、酸抛光强化处理,制得所述表面微结构改性玻璃。
所述覆盖溶胀型光刻胶可通过丝网印刷或旋涂等方法。
所述前烘通常为80~85℃热烘40-60min。
所述后烘坚膜的温度为115℃-120℃,保温1h-4h。
化学蚀刻的时间优选2-50min。
所述蚀刻液一般为50wt%氢氟酸溶液。
进一步,所述防眩光减反射加工是将去除掉光刻胶层后玻璃板用防炫光液浸泡或喷淋玻璃板的表面,所述防炫光液由氟化氢铵、水按质量比5~8:10~15混合得到,防眩光减反射加工的温度维持在15℃-48℃,时间30s-120s。
所述酸抛光强化是将防眩光减反射加工后的玻璃板用酸抛光强化液浸泡或喷淋,温度维持在15℃-48℃,时间为30s-60s;使在光刻后酸蚀图形化加工、防眩光减反射加工中表面形成的反应物层去除掉,直至表面可见光透光率80%-95%,表面可见光反射率<2%。酸抛光不仅去除板面的微裂纹,提高玻璃板的抗冲击强度,同时降低了其反射率,减少眩光对行人眼睛的刺激,提高了安全性。
进一步,所述酸抛光强化液由混合酸、水按质量比100~120:10~25混合得到,所述混合酸为氢氟酸、硝酸、硫酸、盐酸中的一种或多种混合,优选75%氢氟酸、浓硫酸(98%H2SO4)混合;通过酸的类型、比例可调整透明玻璃陶瓷板表面的可见光透光率和反射率。
对不需要蚀刻的玻璃板的表面涂上防蚀光刻胶或覆盖防蚀塑料薄膜胶布进行保护。
本发明应用溶胀型光刻胶的化学湿法差速蚀刻技术对玻璃板表面进行微结构改性,将玻璃平滑的表面蚀刻成微米级凹凸和/或微通孔等形貌的表面,并用这种被表面微结构改性的玻璃制备机动车用夹胶安全玻璃。
所述溶胀型光刻胶是一种在市售的光刻胶中添加了溶胀剂的光刻胶,当添加的溶胀剂接触到蚀刻液发生溶胀和体积膨胀现象。所述溶胀剂是高分子聚合物,如水溶性淀粉纤维素,光刻胶、溶胀剂的质量比一般为100:0.2~1,即100份质量的市售的光刻胶中加入0.2-1.0份质量的溶胀剂。
所述差速蚀刻是指由溶胀型光刻胶制得的光刻胶层在接触到蚀刻液后,混合在光刻胶层中的溶胀剂发生溶胀,体积膨胀,部分溶解形成多孔隙结构,而刻蚀液则会通过溶胀剂扩散渗透到玻璃表面,与玻璃表面中的二氧化硅发生化学反应
SiO2+6HF=H2SiF6(aq)+2H2O
玻璃板中其他碱性氧化物,比如氧化钙CaO,氧化铝Al203、氧化镁Mg0等,它们也与氢氟酸发生化学反应,生成不溶解于水的含氟晶体化合物蚀刻产物,它们不断累积到玻璃表面,刻蚀反应速率被减缓,而光刻胶层经过显影裸露出的玻璃板表面部分则被蚀刻液快速腐蚀。即在玻璃表面形成不同速度的蚀刻,形成不同腐蚀深度的表面微结构。玻璃表面的其它区域由于刻蚀液沿着不溶解的蚀刻产物的晶界源源不断地扩散至玻璃表面,经过一段时间的刻蚀,在玻璃板表面形成不同深度的纳米、微米尺度的凹凸和/或微通孔等形式的刻蚀微结构。
进一步,在玻璃板表面上蚀刻出的微结构可以设计成的有规律的图案,例如若干圆形、正方形、长方形、梯形、三角形、六边形、八边形、十二边形等中的一种或几种。
优选的,所述由微结构构成的有规律的图案分布在玻璃板表面的全部或部分。
所述玻璃板为硅酸盐玻璃板、硼硅酸盐玻璃板、钢化玻璃板、微晶玻璃板、透明陶瓷中的一种或几种。
所述玻璃板的形状可以是平板或者是经过热弯的曲面。
进一步,所述步骤(2)中,所述n片玻璃板中至少一片为表面微结构改性玻璃,也可以含有多片,或者全部都是表面微结构改性玻璃。
所述夹层结构中,最上层的面板和最下层的背板,优选为一个表面微结构改性的玻璃板,微结构改性面与热熔型高分子粘结层相接触,它们另一个表面为光滑表面,不设置微结构。
所述夹层结构中,中间的夹板层优选为为一面或者双面微结构(例如微通孔)改性的玻璃板,更优选为双面微结构改性的玻璃板。
所述步骤(2)中,经过热压层合后,与表面微结构改性玻璃接触的热熔型高分子粘结层也具有凹凸结构,与玻璃板上的微结构如通孔和/或凹坑相对应,形成多个凸起部。当热熔型高分子粘结层的内外两面都接触微结构改性的玻璃板时,则热熔型高分子粘结层形成两面都有多个凸起部的结构。
所述热压层合加工采用现有夹胶玻璃生产工艺,选用胶片法(干法)或灌浆法(湿法)夹层玻璃的生产方法。
优选使用胶片法(干法)热压层合工艺,合片时面板或背板表面的温度为21-35℃,合片的湿度为21%-25%;预压时,夹层板的表面温度要达到为70-90℃,预压的辊压为0.7-0.8MPa;高压压合时,加压速率为0.4-0.8MPa/min,压力为1.0-1.5MPa,升温速率为40-60℃/min,高压温度为125-145℃,保压时间为25-40min;高压压合完成后,降压时间为45-60min,降温至50℃以下卸压。
经过热压层合后,玻璃板上的微孔、凹坑或通孔被所述高分子粘结层充满,通过这一固化了的高分子中间层将玻璃板固定粘合在一起,得到机动车用夹胶安全玻璃。即使机动车玻璃遭到冲击破坏,其玻璃碎片仍然可以被高分子中间层粘附,避免玻璃碎片飞行可能造成的伤害。它改变了目前机动车玻璃板的高分子材料中间层是平滑表面,与玻璃粘合力差,碎片质量大的缺点。
可选的,所述机动车用夹胶安全玻璃包括一片或多片所述表面微结构改性玻璃。通过增加所述表面微结构改性玻璃和高分子粘结层的数量,可优化玻璃的HIC值、抗穿透性、抗冲击性和碎片状态等性能,还可缓解由不同材料热膨胀错配造成的残余应力。
进一步,所述热熔型高分子粘结层为高分子柔性薄膜或高分子粘结剂。
进一步,所述热熔型高分子粘结层为乙烯甲基丙烯酸共聚物离子性中间膜(SGP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚碳酸酯(PC)、乙烯乙酸乙烯酯(EVA)、热塑性聚氨酯(TPU)高聚物中的一种或多种。
可选的,所述机动车用夹胶安全玻璃的背板外侧还包括或不包括透明高分子防溅层。高分子防溅层能够起到固定玻璃渣的作用,防止玻璃碎裂后玻璃渣飞溅的作用。
优选的,所述高分子防溅层为透明嵌段型聚酰胺热塑性弹性体(UPAE)或聚碳酸酯板(PC),安装机动车玻璃时,将透明高分子防溅层面向乘客。
优选的,所述机动车用夹胶安全玻璃的面板外侧还包括镀膜层。所述镀膜层为抗刮伤镀膜层、热辐射层中的一种或几种。抗刮伤镀膜层可以起到防刮伤的作用,热辐射层可降低机动车内部的温度。
本发明还提供上述方法制备的机动车用夹胶安全玻璃。
本发明的有益效果在于:
本发明提供的利用溶胀型光刻胶进行光刻和湿法差速刻蚀两个过程同步进行的表面微加工工艺,制备得到了表面微结构改性玻璃,进一步制备得到机动车用夹胶安全玻璃。这种玻璃板表面微结构改性制备的机动车玻璃,具有高的抗冲击性,低的HIC值,降低了对驶乘和行人颅脑伤害,同时,对眼睛无眩光刺激,冲击后高的能见度,协调了高抗冲击性与低驶乘和行人保护性之间的矛盾,解决了机动车玻璃安全技术的难题。
本发明的差速蚀刻技术形成的玻璃深凹凸区构成的图案形微结构,当其受到硬物冲击时,冲击波被凹凸和/或微通孔等微结构的干扰,裂纹扩散轨迹发生偏离并被限制扩展,即碎裂路径得到有效控制,成为优先破裂的区域,破裂区域被控制,碎片质量减小,同时使HIC值大大降低;差速蚀刻技术形成的玻璃微通孔,使高分子粘结层形成双凸面,增加了对冲击能量的吸收,提高机动车玻璃的抗冲击强度的同时HIC值大大降低;差速蚀刻技术形成的大面积的浅凹凸微结构,增加了与夹层高分子粘结层之间的粘结力,避免碎片脱落;同时,玻璃的抛光强化减少了玻璃眩光对行人眼睛的刺激人,提高了安全性。
本发明的抛光强化工艺将玻璃抛光和湿法强化两个过程同步并行进行,具有快速提高玻璃强度的特点。
附图说明
图1生产机动车用夹胶安全玻璃的主要流程图。
图2玻璃板上的凹凸面微结构示意图。
图3玻璃板上双面上的的凹凸面、微通孔的微结构示意图。
图4玻璃表面不同速度的蚀刻,形成不同腐蚀深度的表面微结构照片。
图5光刻胶层的曝光、显影过程示意图。
图6原子力显微镜下玻璃板上十字形深凹坑和方形浅凹凸面构成的图案照片。
图7微结构改性玻璃板上微通孔的照片。
图8不同酸抛光强化时间得到的玻璃板上浅凹凸区表面的形貌照片。
图9弯面机动车用夹胶安全玻璃结构示意图。
图10两面凸起的高分子材料中间层的示意图。
图11透明微晶玻璃板上设置由蚀刻微通孔构成的正六边形图案示意图。
图12实施例5制得的夹胶微晶玻璃射击后的照片。
具体实施方式
下面结合具体实施例来对本发明进行进一步说明,但并不将本发明局限于这些具体实施方式。为了便于理解本申请,下面将参照相关附图对本申请进行更全面的描述。附图中给出了本申请的首选实施例。但是,本发明可以以许多不同的形式来实现,并不限于本文所描述的实施例。相反地,提供这些实施例的目的是使对本申请的公开内容更加透彻全面。
本领域技术人员应该认识到,本发明涵盖了权利要求书范围内所可能包括的所有备选方案、改进方案和等效方案。除非另有定义,本发明所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
实施例1
生产机动车用夹胶安全玻璃的主要流程图如图1所示。
光刻胶层的曝光、显影过程示意图如图5所示。
光刻胶层的制备流程:首先在100份负性光刻胶(SU-8光刻胶)中添加0.55份水溶性淀粉纤维素类溶胀剂并高速混匀,配制得溶胀型光刻胶;在1.4mm厚度的玻璃板的单面上用126目丝网印刷溶胀型光刻胶;前烘,置于热烘箱,80℃热烘50min;用UV机曝光,光强15.7mW/cm2,225-250s,使光刻胶发生交联化学反应而变性,显影转移掩模板的图形(把变性的光刻胶与显影液发生化学反应并被洗去裸露出玻璃表面)得到图形结构;85℃,恒温1h后烘坚膜并冷却至室温;坚膜后的玻璃在50wt%氢氟酸溶液蚀刻30min,把图形结构转移到玻璃板上;去掉光刻胶层、水冲洗并甩干;
进一步,将表面酸蚀刻图形化后并去除掉光刻胶层后的透明玻璃陶瓷板用由氟化氢铵、水按质量比5:10混合得到的AG液浸泡,AG减反的温度维持在30℃,时间≯120s;再用由100份混合酸(50份氢氟酸(75%氢氟酸)、50份浓硫酸(98%H2SO4)和10份水按质量比100:10混合得到的酸抛光强化液浸泡AG减反后的透明玻璃陶瓷板,温度和时间维持在25℃和40s;酸抛光可以去除掉酸蚀刻和AG减反在板面的反应产物并去除板面的微裂纹,通过酸抛光强化液中酸的类型选择、比例调整和接触温度和时间的控制,使玻璃陶瓷面板、背板的表面至透明。
玻璃板上的单面的凹凸面微结构示意图如图2所示,可用于表面。
玻璃板上双面上的的凹凸面、微通孔的微结构示意图如图3所示,可用于中间层。
采用原子力显微镜观察玻璃板的浅凹凸区表面,以及深凹凸区表面,两者腐蚀的高差约为75-80μm,见图6。
玻璃表面不同速度的蚀刻,形成不同腐蚀深度的表面微结构照片如图4所示。其中图4.1为不同区域不同腐蚀深度玻璃表面微结构照片。图4.2为同一区域不同腐蚀深度玻璃表面蜂巢微结构照片。
实施例2
在1.0mm厚度的玻璃板的双面上制备光刻胶层,按照实施例1的方法进行光刻、差速蚀刻,得到微通孔的微结构改性玻璃板,照片见图7。
实施例3
按实施例1方法制备表面微结构改性玻璃,但酸抛光强化时间不同。抛光温度30℃、不同酸抛光强化时间得到的玻璃浅凹凸区表面的形貌照片,见图8。
采用轮廓仪、可见紫外分光光度计、光泽度仪、雾度仪测量抛光后表面微结构改性玻璃板的表面粗糙度、可见透过率、光泽度、雾度和反射率;采用SEM观察玻璃板的浅凹凸区表面粗糙度,所得结果如表1所示。
表1不同30℃抛光强化时间各项指标的变化
由表1可知,酸抛光强化时间为60s时,表面微结构改性玻璃板的眩光和清晰度得到比较好的平衡。
实施例4
按照实施例1方法,制备两片单面微结构改性玻璃板,硅酸盐浮法玻璃板厚度1.4mm、长宽300mm×300mm,玻璃板上的微结构是深凹凸面和浅凹凸面,微结构排布的形状是正方形,且在玻璃板上呈网络状矩阵分布。
按照实施例2方法,制备一片微通孔的改性玻璃板,硅酸盐浮法玻璃板厚度1mm、长宽300mm×300mm,微通孔排布的形状是正方形,且在玻璃板上呈网络状矩阵分布。
将单面微结构改性玻璃板放置在两侧,且光滑面朝外,微通孔的改性玻璃板放置在中间,三片玻璃板之间交替层叠两层0.76mm厚度的PVB高分子粘结层,热压层合得到机动车玻璃1。同样尺寸厚度片数但没有蚀刻微结构的玻璃板按上述同样方法,与PVB高分子粘结层,热压层合得到机动车玻璃2。
依据GB/T 5137.1—2020汽车安全玻璃试验方法第1部分:力学性能试验对机动车玻璃的强度安全性能和破坏安全性能等进行对比试验,结果见下表2。
表2
由弯面玻璃板和高分子粘结层通过热压层合加工形成得到弯面机动车用夹胶安全玻璃的结构示意图如图9所示。
热熔型高分子粘结层经过热压层合后,形成对应玻璃板上的凹凸面或微通孔两面凸起的高分子材料中间层,如图10所示,两面与玻璃板上的微结构如微通孔和/或凹坑相对应,形成多个凸起部。
实施例5
五片厚度1.6mm、长宽2429mm×750mm的透明微晶玻璃板,分别按照实施例1、2进行微结构改性,其中两片为单面刻蚀的凹凸面,三片为双面刻蚀得到微通孔。凹凸面和微通孔都排布成正六边形,且在玻璃板上呈网络状矩阵分布,正六边形的边长50mm。透明微晶玻璃板上设置由蚀刻微通孔构成的正六边形图案示意图如图11所示。
将单面微结构改性玻璃板放置在两侧,且光滑面朝外,三片微通孔的改性玻璃板放置在中间,玻璃板之间交替层叠四层0.76mm厚度的SGP高分子粘结层,每两片相邻的玻璃板之间设置一层SGP高分子粘结层,得到的夹层结构经热压层合得到机动车夹胶微晶玻璃。
将实施例5的夹胶微晶玻璃置于20米射程,向其发射5发56式7.62mm普通钢芯弹。图12为射击后照片。由图12可以看出,机动车玻璃的破裂区域被控制在冲击点周围有限范围中,有效控制和减少了玻璃板的破裂面积,且保持了较高的能见度,与目前的普通防弹防爆玻璃相比,视线大为提高;同时,阳光下裸眼观察清晰、对眼睛无眩光刺激。
上述具体实施方式用来解释说明本发明,而不是对本发明进行限制,在本发明的精神和权利要求的保护范围内,对本发明做出的任何修改和改变,都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种表面微结构改性玻璃的生产方法,其特征在于所述方法为:光刻胶和溶胀剂按照质量比100:0.2~1混合,制得溶胀型光刻胶;使用溶胀型光刻胶在玻璃板上进行化学湿法差速蚀刻,对玻璃板表面进行微结构改性,在玻璃板表面蚀刻出微米级有微小空隙的微结构,所述的微结构为凹槽、凸条、凹坑、微通孔中的一种或多种;多个微结构在玻璃板上按照预定设计的图案,分布在所述玻璃板的全部表面或部分表面;制得所述表面微结构改性玻璃。
2.如权利要求1的方法制备得到的表面微结构改性玻璃。
3.利用如权利要求2所述的表面微结构改性玻璃制备机动车用夹胶安全玻璃的生产方法,所述方法包括以下步骤:
(1)制备表面微结构改性玻璃:光刻胶和溶胀剂按照质量比10:0.5~5混合,制得溶胀型光刻胶;将溶胀型光刻胶覆盖玻璃板的一面或者两面上,进行光刻,通过化学湿法差速蚀刻,对玻璃板表面进行微结构改性,在玻璃板表面蚀刻出微米级有微小空隙的微结构,所述的微结构为凹槽、凸条、凹坑、微通孔中的一种或多种;多个微结构在玻璃板上按照预定设计的图案,分布在所述玻璃板的全部表面或部分表面;制得所述表面微结构改性玻璃;
(2)将n片玻璃板与(n-1)片热熔型高分子粘结层,交替层叠,任意相邻两片玻璃板之间都设置一层热熔型高分子粘结层,所述n片玻璃板中至少有一片为所述表面微结构改性玻璃,且具有微结构的表面侧与热熔型高分子粘结层相接触;n为2以上的整数;然后将夹层结构进行热压层合,将热熔型高分子粘结层通过热压层合加工固定于玻璃板平面上,使所述表面微结构改性玻璃上的微结构空隙被所述热熔型高分子粘结层充满,制得所述机动车用夹胶安全玻璃。
4.如权利要求3所述的方法,其特征在于所述化学湿法差速蚀刻的步骤为:
在玻璃板的单面或双面上,覆盖溶胀型光刻胶,经前烘后,曝光,转移预先设计的图案,显影,得到图形结构,后烘坚膜,冷却后用蚀刻液进行化学蚀刻,把溶胀型光刻胶表面的图形结构转移到玻璃板上,然后去除剩余光刻胶层,清洗后进行防眩光减反射加工、酸抛光强化处理,制得所述表面微结构改性玻璃。
5.如权利要求4所述的方法,其特征在于所述防眩光减反射加工是将去除掉光刻胶层后玻璃板用防炫光液浸泡或喷淋玻璃板的表面,所述防炫光液由氟化氢铵、水按质量比5~8:10~15混合得到,防眩光减反射加工的温度维持在15℃-48℃,时间30s-120s。
6.如权利要求4所述的方法,其特征在于所述酸抛光强化是将防眩光减反射加工后的玻璃板用酸抛光强化液浸泡或喷淋,温度维持在15℃-48℃,时间为30s-60s;使在光刻后酸蚀图形化加工、防眩光减反射加工中表面形成的反应物层去除掉,直至表面可见光透光率80%-95%,表面可见光反射率<2%;
所述酸抛光强化液由混合酸、水按质量比100~120:10~25混合得到,所述混合酸为氢氟酸、硝酸、硫酸、盐酸中的一种或多种混合。
7.如权利要求1或3所述的方法,其特征在于所述玻璃板为硅酸盐玻璃板、硼硅酸盐玻璃板、钢化玻璃板、微晶玻璃板、透明陶瓷中的一种或几种。
8.如权利要求3所述的方法,其特征在于所述步骤(2)中,所述夹层结构中,最上层的面板和最下层的背板,为一个表面微结构改性的玻璃板,微结构改性面与热熔型高分子粘结层相接触,它们的另一个表面为光滑表面,不设置微结构。
9.如权利要求1或3所述的方法,其特征在于所述玻璃板的形状为平板或者是经过热弯的曲面。
10.如权利要求3所述的方法,其特征在于所述热熔型高分子粘结层为乙烯甲基丙烯酸共聚物离子性中间膜、聚乙烯醇缩丁醛、聚碳酸酯、乙烯乙酸乙烯酯、热塑性聚氨酯高聚物中的一种或多种。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211271118.9A CN115745414A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
CN202211271118.9A CN115745414A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
CN115745414A true CN115745414A (zh) | 2023-03-07 |
Family
ID=85352168
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
CN202211271118.9A Pending CN115745414A (zh) | 2022-10-17 | 2022-10-17 | 一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
CN (1) | CN115745414A (zh) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102455596A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光刻胶、离地剥离的方法和tft阵列基板的制作方法 |
CN102858705A (zh) * | 2010-04-30 | 2013-01-02 | 康宁股份有限公司 | 防眩光表面及其制备方法 |
CN109130445A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-04 | 嘉善银升玻璃有限公司 | 一种高强度夹胶玻璃的加工方法 |
-
2022
- 2022-10-17 CN CN202211271118.9A patent/CN115745414A/zh active Pending
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102858705A (zh) * | 2010-04-30 | 2013-01-02 | 康宁股份有限公司 | 防眩光表面及其制备方法 |
CN102455596A (zh) * | 2010-10-28 | 2012-05-16 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光刻胶、离地剥离的方法和tft阵列基板的制作方法 |
CN109130445A (zh) * | 2018-08-31 | 2019-01-04 | 嘉善银升玻璃有限公司 | 一种高强度夹胶玻璃的加工方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US11691390B2 (en) | Light-weight hybrid glass laminates | |
US20190047260A1 (en) | Glass laminate construction for optimized breakage performance | |
EP3077201B1 (en) | Methods for forming patterns in thin glass laminate structures | |
US20160207290A1 (en) | Thin glass laminate structures | |
US20160207819A1 (en) | Methods for localized annealing of chemically strengthened glass | |
JP6080279B2 (ja) | イオン交換ガラスを製造する方法および結果として得られた装置 | |
US20170113520A1 (en) | Composite glass with thin inner pane | |
TW201704009A (zh) | 具含有玻璃-玻璃積層結構之嵌板的玻璃積層體 | |
US5468559A (en) | Impact resistant laminated windows and manufacture thereof | |
EP3046761A1 (en) | Light-weight hybrid glass laminates | |
JP2019194152A (ja) | 積層構造を備えている自動車 | |
US20160229155A1 (en) | Composite pane, composed of a polymeric pane and a glass pane | |
CN115667440A (zh) | 性能增强的具有受控的脱粘区域处理的夹层和层叠体 | |
CN115745414A (zh) | 一种表面微结构改性玻璃及其夹胶玻璃的生产方法 | |
CN110356205B (zh) | 交通工具窗及其制造方法 | |
WO2022132417A1 (en) | Laminated structures with adhesive polymeric interlayer comprising cohesive debonding zones for enhanced performance | |
CN115925269A (zh) | 一种高安全性机动车玻璃及其生产方法 | |
CN115929172A (zh) | 一种轻量化高安全性透明玻璃陶瓷视窗及其生产方法 | |
CN110146944A (zh) | 一种用于汽车反光镜上的镜片制作方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PB01 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination |