EA021375B1

EA021375B1 - Способ выбора вставки для виброакустического демпфирования, вставка для виброакустического демпфирования и многослойное стекло, содержащее такую вставку

Info

Publication number: EA021375B1
Application number: EA201171428A
Authority: EA
Inventors: Марк Рефель; Пьер Буаджьян
Original assignee: Сэн-Гобэн Гласс Франс
Priority date: 2009-05-19
Filing date: 2010-05-17
Publication date: 2015-06-30
Also published as: FR2945765A1; AU2010251009A1; PL2432637T3; KR101808865B1; PT2432637T; MX2011012153A; CN102427940B; JP5625049B2; US20100295331A1; BRPI1010936B1; BRPI1010936A2; AU2010251009B2; JP2012527392A; EP2432637A1; ES2669645T3; EP2432637B1; US8900691B2; KR20120026062A; WO2010133790A1; FR2945765B1

Abstract

Объектом настоящего изобретения является способ выбора вязкоупругой пластической вставки, содержащей два наружных слоя и один центральный слой и предназначенной для размещения между двумя стеклянными листами многослойного стекла, при этом способ содержит следующие этапы: поставляют первый и второй элементы из вязкоупругого пластического материала, предназначенные для получения соответственно центрального слоя (3) и наружных слоев; измеряют модуль сдвига G' первого и второго элементов при помощи анализатора вязкости; материал второго элемента выбирают, только если G'≥3∙10Па при 20°С и для частот от 100 до 240 Гц; толщину h первого элемента устанавливают таким образом, чтобы n≥0,3 мм и чтобы g=G'/h составлял от 8∙10до 2,67∙10Па/м при 20°С и для частот от 100 до 240 Гц. Изобретение позволяет оптимизировать демпфирование второй и третьей собственных частот лобового стекла транспортного средства, не утяжеляя при этом лобовое стекло.

Description

Настоящее изобретение касается способа выбора вставки для вибро-акустического демпфирования для ее включения в многослойное стекло, предназначенное, в частности, для транспортных средств, в частности для автотранспортного средства.

Среди всех качеств, обеспечивающих комфорт в современных транспортных средствах, таких как поезда и автомобили, определяющим стала тишина.

Уже несколько лет вводятся усовершенствования для улучшения акустического комфорта посредством обработки шумов, таких как шум двигателя, колес или подвески, начиная с их источника и во время их распространения по воздуху или в твердых телах, например, при помощи поглощающих покрытий, соединительных деталей из эластомера.

Изменяли также форму транспортных средств, чтобы улучшить проникновение в воздух и уменьшить завихрения, которые сами по себе являются источниками шума.

В последние годы обратили внимание на роль, которую могут играть стекла в повышении акустического комфорта, в частности многослойные стекла, содержащие промежуточные пластические пленки. Кроме того, многослойные стекла имеют другие преимущества, такие как предупреждение выброса осколков в случае разбивания стекла, а также возможность затруднения взлома.

Было установлено, что использование стандартных пластических пленок в многослойных стеклах не влияет на повышение акустического комфорта. Поэтому были разработаны специальные пластические пленки, которые обладают свойствами демпфирования, обеспечивающими повышение акустического комфорта.

В дальнейшем тексте описания ссылка на демпфирующую пленку касается вязкоупругой пластической пленки, которая обеспечивает улучшенное демпфирование вибраций и придает стеклу свойство ослабления шумов.

Было доказано, что акустические характеристики стекла зависят от значения коэффициента потерь 1ап δ материала промежуточной пленки. Коэффициент потерь является соотношением между энергией, рассеиваемой в виде тепла, и энергией упругой деформации; он характеризует способность материала рассеивать энергию. Чем больше коэффициент потерь, тем больше рассеиваемая энергия и, следовательно, тем лучше материал выполняет свою функцию демпфирования.

Этот коэффициент потерь меняется в зависимости от температуры и от частоты. При данной частоте коэффициент потерь достигает своего максимального значения при температуре, называемой температурой стеклования.

Материалы, применяемые в качестве вставок многослойных стекол, являются вязкоупругими пластическими пленками, например, типа акриловых полимеров или ацеталевых смол, или полиуретана, которые имеют достаточно большой коэффициент потерь, по меньшей мере превышающий 0,6 для данного температурного диапазона и для данного частотного диапазона.

Оценку коэффициента потерь 1ап δ производят при помощи анализатора вязкости. Анализатор вязкости является прибором, который позволяет подвергать образец материала напряжениям деформации в точных температурных и частотных условиях и, таким образом, получать и обрабатывать реологические величины, характеризующие материал.

В связи с интегрированием демпфирующей вставки в многослойное стекло было также отмечено, что коэффициент потерь 1ап δ не следует рассматривать изолированно и что еще одной характеристикой, учитываемой в демпфирующем свойстве вставки, является модуль сдвига С'. В документе ЕР-А-844075 указано, что для демпфирования вибраций вставка многослойного стекла должна соответствовать конкретным значениям, что касается модуля сдвига С' и коэффициент потерь 1ап δ. Можно напомнить, что модуль сдвига С' характеризует жесткость материала; чем больше С', тем жестче материал, и чем меньше С', тем мягче материал. Модуль сдвига зависит от температуры и от частоты. Оценку модуля сдвига С' тоже можно производить при помощи анализатора вязкости. В этом документе указано, что коэффициент потерь 1ап δ вставки превышает 0,6 и что модуль сдвига С' вставки меньше 2-10⁷ Па при температурах от 10 до 60°С и при частотах от 50 до 10000 Гц, в частности, для демпфирования шумов, источником которых являются твердые тела.

Кроме того, когда многослойное стекло является лобовым окном, в нем возникают собственные акустические вибрации. Так, четыре первые собственные частоты лобового окна и, в частности, вторая и третья собственные частоты лобового окна, находящиеся в пределах от 100 до 240 Гц, являются особенно нежелательными с точки зрения акустики. Вставка из документа ЕР-А-844075 подходит для демпфирования твердотельных шумов, но не для вибро-акустического демпфирования первых собственных частот лобового стекла, в частности второй и третьей собственных частот.

Поэтому существует потребность в способе выбора вставки, который позволяет оптимизировать демпфирование первых собственных частот лобового окна, в частности второй и третьей собственных частот лобового окна, не утяжеляя при этом лобовое окно.

Для этого изобретением предлагается способ выбора вязкоупругой пластической вставки, содержащей два наружных слоя и один центральный слой и предназначенной для размещения между двумя стеклянными листами, при этом способ содержит следующие этапы:

- 1 021375 поставляют первый элемент из вязкоупругого пластического материала, предназначенный для получения центрального слоя, и второй элемент из вязкоупругого пластического материала, предназначенный для получения наружных слоев, измеряют модуль сдвига О' первого элемента и второго элемента при помощи анализатора вязкости, материал второго элемента выбирают, только если его модуль сдвига О' превышает или равен 3 -10⁷Па при 20°С и для диапазона частот в пределах от 100 до 240 Гц, толщину И первого элемента устанавливают таким образом, чтобы И было меньше или равно 0,3 мм и чтобы параметр сдвига §=О'/Ь, где О' является модулем сдвига, составлял от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

Согласно другому отличительному признаку толщину И первого элемента устанавливают таким образом, чтобы И было меньше или равно 0,1 мм и чтобы О'/И составлял от 1,33-10⁹ до 2-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

Согласно еще одному отличительному признаку перед этапом установления толщины И способ дополнительно содержит следующие этапы:

измеряют коэффициент потерь 1аи δ первого элемента при помощи анализатора вязкости, первый элемент выбирают, только если его коэффициент потерь 1ап δ превышает 0,6.

Согласно еще одному отличительному признаку способ дополнительно содержит следующий этап: материал второго элемента выбирают, только если его модуль сдвига О' составляет от 10⁸ до 2-10⁸

Па при 20°С и для диапазона частот в пределах от 100 до 240 Гц.

Согласно еще одному отличительному признаку способ дополнительно содержит следующие этапы:

проверяют, чтобы сцепление материала второго элемента было совместимым с требованиями нормы К43, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала второго элемента и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала второго элемента, от стеклянных листов, на основании этого усилия вычисляют соответствующее напряжение сдвига сцепления и это значение напряжения сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и устанавливают толщину е второго элемента следующим образом:

идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, соответствующие норме К43, и которое содержит два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала второго элемента;

определяют сопротивление разрыву вставки контрольного многослойного стекла, толщину вставки контрольного многослойного стекла и толщину стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика, показывающего минимальное сопротивление разрыву вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины вставки любого многослойного стекла, причем этот график строят для толщины подложки любого многослойного стекла, равной толщине подложки в контрольном многослойном стекле, выводят необходимую минимальную толщину вставки, которая соответствует минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла;

толщину е второго элемента устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины вставки.

Существует также потребность во вставке, которая позволяет оптимизировать демпфирование первых собственных частот лобового окна, в частности второй и третьей собственных частот лобового окна, не утяжеляя при этом лобовое окно.

Для этого изобретением предлагается вязкоупругая пластическая вставка, предназначенная для размещения между двумя стеклянными листами стекла, чтобы придать ему вибро-акустические свойства демпфирования, при этом вставка содержит два наружных слоя из вязкоупругого пластического материала, модуль сдвига О' которых превышает или равен 3-10⁷ Па при 20°С и для диапазона частот в пределах от 100 до 240 Гц, центральный слой со свойствами вибро-акустического демпфирования толщиной И, при этом И меньше или равно 0,3 мм, и параметр сдвига д=О'/И, где О' является модулем сдвига, составляет от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц, при этом центральный слой находится между двумя наружными слоями.

Согласно другому отличительному признаку толщину И центрального слоя устанавливают таким образом, чтобы И было меньше или равно 0,1 мм и чтобы О'/И составлял от 1,33-10⁹ до 2-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

Согласно еще одному отличительному признаку центральный слой имеет коэффициент потерь 1аи δ, превышающий 0,6.

Согласно еще одному отличительному признаку наружные слои имеют модуль сдвига О', который составляет от 10⁸ до 2-10⁸ Па при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

- 2 021375

Согласно еще одному отличительному признаку каждый из наружных слоев имеет такую толщину е, при которой сцепление материала наружных слоев соответствует требованиям нормы К43, при этом сцепление определяют, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала наружных слоев и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала наружных слоев, от стеклянных листов, на основании этого усилия вычисляют соответствующее напряжение сдвига сцепления и это значение напряжения сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и толщину е каждого из наружных слоев устанавливают таким образом, чтобы удовлетворять требованиям нормы К43, при этом толщину е определяют следующим образом:

идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, соответствующие норме К43, и которое содержит два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала наружных слоев;

при помощи графика, характеризующего минимальное сопротивление разрыву вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины вставки любого многослойного стекла, причем этот график строят для толщины подложки любого многослойного стекла, равной толщине подложки в контрольном многослойном стекле, выводят необходимую минимальную толщину вставки, которая соответствует минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла;

толщину е каждого наружного слоя устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины вставки.

Согласно еще одному отличительному признаку центральный слой содержит демпфирующую пленку из вязкоупругого материала А толщиной й_А и с параметром сдвига д_А, демпфирующую пленку из вязкоупругого материала В толщиной й_в и с параметром сдвига д_в, при этом каждый из материалов А и В имеет в соответствующем температурном диапазоне 1_А и 1_в и для частоты, составляющей от 100 до 240 Гц, коэффициент потерь, превышающий 0,6, и параметр сдвига, составляющий от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м, и пленка, которая имеет больший коэффициент потерь при данном интервале температур, входящем в температурный диапазон соответственно 1_А или 1_в, имеет эквивалентный параметр сдвига д_{А или в экв} = д_{А или в} -й, где д_{А или в} является параметром сдвига материала пленки, и й является толщиной центрального слоя, меньший эквивалентного параметра сдвига другой пленки в упомянутом интервале температур.

Объектом изобретения является также многослойное стекло, содержащее стеклянный лист толщиной от 1,4 до 2,1 мм, стеклянный лист толщиной от 1,1 до 1,6 мм, описанную выше вставку, при этом вставка находится между стеклянными листами.

Согласно другому отличительному признаку толщину е каждого из наружных слоев и общую толщину стеклянных слоев устанавливают таким образом, чтобы сцепление материала наружных слоев соответствовало требованиям нормы К43, при этом сцепление определяют, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала наружных слоев и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала наружных слоев, от стеклянных листов, на основании этого усилия вычисляют соответствующее напряжение сдвига сцепления, затем это значение напряжения сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и толщину е каждого из наружных слоев и общую толщину стеклянных листов устанавливают таким образом, чтобы удовлетворять требованиям нормы К43, при этом их определяют следующим образом:

идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, соответствующие норме К43, и которое содержит два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала наружных слоев; определяют сопротивление разрыву вставки контрольного многослойного стекла, толщину вставки контрольного многослойного стекла и толщину стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика, характеризующего минимальное сопротивление разрыву вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины вставки любого многослойного стекла и от толщины стеклянных листов любого многослойного стекла, выводят комбинацию оптимальных значений толщины вставки и толщины стеклянных листов, которая соответствует минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла;

- 3 021375 толщину е каждого наружного слоя устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины вставки, и устанавливают толщину стеклянных листов, превышающую или равную упомянутому оптимальному значению толщины стеклянных листов.

Объектом изобретения является также транспортное средство, содержащее описанное выше многослойное стекло, при этом стеклянный лист толщиной от 1,4 до 2,1 мм обращен наружу транспортного средства, и стеклянный лист толщиной от 1,1 до 1,6 мм обращен внутрь транспортного средства.

Объектом изобретения является также использование описанной выше вставки для виброакустического демпфирования второй и третьей собственных частот лобового окна, состоящего из двух стеклянных листов и вставки, расположенной между стеклянными листами.

Объектом изобретения является также использование описанного выше многослойного стекла в качестве лобового окна транспортного средства.

Другие отличительные признаки и преимущества изобретения описаны ниже со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых фиг. 1 - кривая модального демпфирования многослойного лобового окна в зависимости от параметра сдвига центрального слоя вставки многослойного лобового окна для частот от 100 до 240 Гц при 20°С;

фиг. 2 - вид в разрезе многослойного стекла в соответствии с настоящим изобретением;

фиг. 3 - вид в разрезе многослойного стекла в соответствии с настоящим изобретением согласно другому варианту выполнения;

фиг. 4 - график, характеризующий минимальное сопротивление разрыву вставки, необходимое, чтобы многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины вставки многослойного стекла, построенный для многослойного стекла, содержащего две стеклянные подложки толщиной 2,1 мм и вставку с напряжением сцепления, составляющим от 2 до 5 МПа при высоте падения 4 м;

фиг. 5 - график в трех измерениях, характеризующий минимальное сопротивление разрыву вставки, необходимое, чтобы многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости одновременно от толщины вставки и от толщины стекла многослойного стекла, построенный для многослойного стекла, содержащего вставку с напряжением сцепления, составляющим от 2 до 5 МПа при высоте падения 4 м;

фиг. 6 - схематичный вид экспериментального устройства для оценки сцепления вставки со стеклянными листами, с которыми ее соединяют;

фиг. 7 - вид в перспективе варианта устройства для оценки сцепления вставки со стеклянными листами, с которыми ее соединяют;

фиг. 8 - схематичный вид экспериментального устройства для оценки сопротивления разрыву вставки.

На различных фигурах идентичные или подобные элементы обозначены одинаковыми цифровыми позициями.

Следует также отметить, что границы интервалов, приведенных в настоящей заявке, включены в интервалы.

Изобретением предлагается способ выбора вязкоупругой пластической вставки, содержащей два наружных слоя и один центральный слой и предназначенной для размещения между двумя стеклянными листами многослойного стекла.

Способ содержит следующие этапы:

поставляют первый элемент из вязкоупругого пластического материала, предназначенный для получения центрального слоя, и второй элемент из вязкоупругого пластического материала, предназначенный для получения наружных слоев, измеряют модуль сдвига О' первого элемента и второго элемента при помощи анализатора вязкости, материал второго элемента выбирают, только если его модуль сдвига О' превышает или равен 3-10⁷Па при 20°С и для диапазона частот в пределах от 100 до 240 Гц, толщину И первого элемента устанавливают таким образом, чтобы И было меньше или равно 0,3 мм и чтобы параметр сдвига §=О'/Ь, где О' является модулем сдвига, составлял от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

Частотный диапазон в пределах от 100 до 240 Гц содержит четыре первых собственных частоты многослойного лобового окна и, в частности, вторую и третью собственные частоты, которые авторы изобретения смогли измерить в ходе испытаний на транспортном средстве.

Кроме того, авторы изобретения установили, что материал, который удовлетворяет вышеуказанным условиям И и д позволяет оптимизировать демпфирование первых собственных частот многослойного лобового окна, в частности второй и третьей собственных частот лобового окна, содержащего два стеклянных листа и вставку, выбранную, как было указано выше.

Действительно, как будет показано ниже, в частности, со ссылками на фиг. 1, авторы изобретения

- 4 021375 установили, что эти значения д, находящиеся в пределах от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м для частотного диапазона в пределах от 100 до 240 Гц, в комбинации со значениями Ь, меньшими или равными 0,3 мм, позволяют оптимизировать акустическое демпфирование частот, находящихся в пределах от 100 до 240 Гц.

Если материал первого элемента является таким, что его параметр сдвига не может находиться в пределах от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м, для толщины меньшей или равной 0,3 мм, материал не выбирают для выполнения вставки.

Кроме того, ограничение толщины слоя вязкоупругого пластического материала значением 0,3 мм позволяет ограничить количество материала, используемое для изготовления вставки, что позволяет ограничить вес многослойного стекла, в которое будет встроена вставка для получения лобового окна. Это облегчает манипулирование лобовым стеклом и снижает расход топлива для транспортного средства, оборудованного таким лобовым окном.

Наконец, для того, чтобы центральный слой вибрировал правильно, необходимо, чтобы наружные слои были более жесткими, чем центральный слой, чего добиваются при вышеуказанных условиях упругости.

Объектом изобретения является также вязкоупругая пластическая вставка, предназначенная для размещения между двумя стеклянными листами, чтобы придать многослойному стеклу свойства виброакустического демпфирования, при этом вставка содержит два наружных слоя из вязкоупругого пластического материала, модуль сдвига С' которых превышает или равен 3-10⁷ Па при 20°С и для диапазона частот в пределах от 100 до 240 Гц, центральный слой со свойствами вибро-акустического демпфирования толщиной Ь, при этом Ь меньше или равно 0,3 мм, и параметр сдвига д=С'/Ь, где С' является модулем сдвига, составляет от 8-10⁸до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

Вставку получают при помощи описанного выше способа выбора.

Изобретение позволяет оптимизировать демпфирование первых собственных частот многослойного лобового окна, в частности второй и третьей собственных частот лобового окна, не утяжеляя при этом лобового окна, как было указано выше, и многослойное лобовое окно содержит два стеклянных листа и вставку, расположенную между стеклянными листами.

Вставка предназначена для интегрирования в многослойное стекло. Многослойное стекло предназначено для использования в транспортном средстве, в частности, в качестве лобового окна.

Изобретение касается также многослойного стекла, содержащего такую вставку. Изобретение касается также транспортного средства, содержащего такое многослойное стекло.

На фиг. 2 представлен вид в разрезе многослойного стекла в соответствии с настоящим изобретением.

Многослойное стекло содержит два стеклянных листа 1, 2, между которыми расположена вставка. Соединение вставки со стеклянными листами осуществляют при помощи известных средств, например, посредством наложения друг на друга стеклянных листов и вставки и пропускания всего комплекта через автоклав.

Стеклянный лист 1 многослойного стекла обращен наружу транспортного средства, тогда как стеклянный лист 2 обращен внутрь транспортного средства. Стеклянный лист 1 толще, чем стеклянный лист 2, поэтому многослойное стекло обеспечивает лучшую защиту от внешних воздействий (непогода, выброс гравия и т.д.). Действительно, чем толще стекло, чем выше его механическая прочность. Вместе с тем, чем стекло толще, тем оно тяжелее. Поэтому необходимо найти компромисс между механической прочностью и весом многослойного стекла. Так, например, толщина стеклянного листа 1 составляет от 1,4 до 2,1 мм, и толщина стеклянного листа 2 составляет от 1,1 до 2,1 мм.

В существующих многослойных стеклах, как правило, толщина стеклянного листа 1 составляет 2,1 мм, и толщина стеклянного листа 2, как правило, составляет 1,6 мм.

Предпочтительно согласно изобретению толщина стеклянного листа 1 составляет 1,8 мм, и толщина стеклянного листа 2 составляет 1,4 мм, чтобы ограничить вес лобового стекла, что позволяет легче им манипулировать и экономить материал. Это позволяет также уменьшить потребление топлива транспортного средства, оборудованного таким лобовым стеклом. Эти уменьшенные значения толщины стеклянных листов возможны без потери акустических или механических характеристик по сравнению с существующими многослойными стеклами, что будет показано ниже.

Изобретение можно также применять для лобовых стекол, в которых толщина стеклянного листа 1 равна 1,6 мм, и толщина стеклянного листа 2 равна 1,2 мм, или для лобовых стекол, в которых толщина стеклянного листа 1 равна 1,4 мм, и толщина стеклянного листа 2 равна 1,1 мм.

Вставка состоит из двух наружных слоев 4, 5, между которыми расположен центральный слой 3.

Наружные слои 4, 5 имеют модуль сдвига С', превышающий или равный 3-10⁷ Па при 20°С для частотного диапазона в пределах от 100 до 240 Гц. Предпочтительно модуль сдвига С' наружных слоев составляет от 10⁸ до 2-10⁸ Па, чтобы еще больше улучшить вибро-акустическое демпфирование центрального слоя. Наружные слои выполняют, например, из поливинилбутираля (ПВБ).

Центральный слой 3 выбирают таким образом, чтобы его толщина Ь была меньше или равна 0,3 мм

- 5 021375 и чтобы параметр сдвига д=О'/Ь, где О' является модулем сдвига, составлял от 8,00-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц. Таким образом, центральный слой имеет оптимизированные акустические характеристики для частот, находящихся в пределах от 100 до 240 Гц. Центральный слой 3 состоит, например, из клея, проявляющего адгезивные свойства под давлением в горячем состоянии (Но!Ме1Г Р8А), например, из §1каМе1Г 9285 НТ компании §1ка.

Чтобы свести к минимуму вес многослойного стекла, предпочтительно, чтобы толщина центрального слоя 3 была меньше или равна 0,1 мм.

При этом центральный слой выбирают таким образом, чтобы его толщина 1ι была меньше или равна 0,1 мм и чтобы О'/Ιι находился в пределах от 1,33-10⁹ до 2,00-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц, что позволяет еще больше оптимизировать вибро-акустическое демпфирование.

Акустические свойства центрального слоя 3 определяются также его коэффициентом потерь 1аи δ. Центральный слой 3 выбирают таким образом, чтобы его коэффициент потерь превышал 0,6 при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц, чтобы обеспечивать удовлетворительное демпфирование.

Модуль сдвига О' и коэффициент потерь 1аи δ измеряют при помощи анализатора вязкости.

Стеклянные листы участвуют в вибро-акустических свойствах многослойного стекла. Чем толще стеклянные листы, тем больше должно быть возбуждение, чтобы заставить многослойное стекло вибрировать. Вместе с тем, оптимизация акустических свойств вставки при частотах от 100 до 240 Г ц позволяет уменьшить толщину стеклянных листов до 1,8 мм и даже до 1,6 мм или даже до 1,4 мм для стеклянного листа, который должен быть обращен наружу транспортного средства, и до 1,4 мм и даже до 1,2 мм или даже до 1,1 мм для стеклянного листа, который должен быть обращен внутрь транспортного средства, причем без акустической потери по сравнению с существующими многослойными стеклами. Обычно многослойные стекла существующих лобовых окон содержат стеклянные листы толщиной соответственно 2,1 и 1,6 мм, между которыми располагают вставку, содержащую слой из вязкоупругого пластического материала толщиной 0,1 мм с модулем сдвига О' в пределах от 10⁶ до 2-10⁷ Па и с коэффициентом потерь 1аи δ, превышающим 0,6 при температуре 20°С и для частоты 50 Гц. Уменьшение толщины стеклянных листов позволяет уменьшить вес многослойного стекла и, следовательно, повысить возможность манипулирования стеклом и снизить расход топлива транспортного средства, оборудованного таким лобовым стеклом.

Наружные слои 4, 5 имеют одинаковую толщину е. Толщину каждого наружного слоя 4, 5 определяют одновременно таким образом, чтобы общая толщина (2е+й) вставки не превышала 0,86 мм, то есть толщину вставок существующих лобовых окон, и чтобы механические свойства наружных слоев были достаточными, чтобы удовлетворять нормам механической прочности, определенным для автомобиля, в частности, норме № 43 Организации Объединенных наций (называемой нормой Р43) для сопротивления ударам твердых тел. Норма Р43 ООН касается принятия единых технических предписаний, касающихся стандартизации защитных многослойных стекол и установки этих многослойных стекол на колесных транспортных средствах. Действительно, желательно, чтобы общая толщина вставки была, по возможности, минимальной из соображений веса лобового стекла, с одной стороны, что позволяет снизить расход топлива транспортным средством, оборудованным таким лобовым стеклом, и экономить материал, с другой стороны.

Для этого толщину е минимизируют одновременно с учетом сцепления вставки, содержащей материал наружных слоев, с двумя стеклянными листами и с учетом сопротивления разрыву материала наружных слоев.

Оценку сцепления производят на основе метода тестирования и вычисления, описанного в патентной заявке ЕР-А-1495305 и приведенного ниже.

Прежде всего к образцу многослойного стекла, содержащего два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала наружных слоев, прикладывают усилие кручения до начала отслаивания вставки из материала наружных слоев по меньшей мере от одного из стеклянных листов. На практике, тест осуществляют на круглом образце 50 многослойного стекла с радиусом г, равным 10 мм, например, при помощи известного устройства 500 кручения, показанного на фиг. 6.

Устройство 500 содержит три зажимных кулачка 51, 52, 53, шкив 54 с радиусом Р, равным 100 мм, соединенный с приводной цепью 55 с вертикальной осью. Кулачки выполнены в виде дуг окружности по 120° каждая таким образом, чтобы охватывать весь образец. Поверхностное покрытие кулачков выполняют из материала, механически совместимого со стеклом, например, из алюминия, из Тефлона® или из полиэтилена.

Один из кулачков неподвижно закреплен на станине, тогда как другой кулачок закреплен на шкиве 54, который предназначен для приведения во вращение, чтобы прикладывать усилие кручения к образцу. Вращение шкива 54 получают за счет перемещения цепи 55, связанной со шкивом. Цепь приводится в движение с постоянной скоростью не менее 35-50 мм/мин.

При помощи датчика усилия измеряют силу Р, необходимую для начала отслоения вставки, выполненной из материала наружных слоев, во время кручения образца. Посредством вычисления можно вывести напряжение сдвига сцепления при помощи известной формулы

2ГЛ т=—Г яг где Р является силой, необходимой для появления начала отслаивания вставки, выполненной из ма- 6 021375 териала наружных слоев, К является радиусом шкива 54, и г является радиусом образца.

Как указано в заявке ЕР-А-1495305, устройство 500 является достаточно объемным, поэтому тесты необходимо производить в лаборатории. Таким образом, устройство 500 не подходит для измерений типа индикаторов процесса на линии изготовления многослойных стекол. При изготовлении многослойных стекол, хотя состав полимерной вставки и разрабатывают в соответствии со значениями напряжений, предусмотренными изобретением, в конечном продукте может все же иметь место плохое сцепление вставки в силу параметров, связанных с процессом производства стекла, таких как условия хранения вставки, качество промывки стекла, а также температура и усилия давления во время этапа каландрирования при соединении стекла и вставки, которые влияют на качество склеивания.

Чтобы производить измерения в процессе изготовления вблизи производственной линии и быстро реагировать в ходе процесса при появлении некорректных измеренных значений напряжений, в варианте можно применять другое устройство 600 измерения, которое предпочтительно имеет небольшие габариты и которое можно легко транспортировать. Это устройство 600, показанное на фиг. 7, уменьшено до размеров примерно 60 см на 20 см и содержит две трехкулачковые системы 60 и 61, вал 62 вращения, двигатель 63 для вращения вала, прибор 64 измерения момента и блок 65, в котором находятся элементы вычислительного устройства.

Круглый образец многослойного стекла, состоящего из двух стеклянных листов и вставки, выполненной из материала наружных слоев, помещают между двумя кулачковыми системами 60 и 61, при этом одна из систем 60 является неподвижной, тогда как другая выполнена с возможностью вращения за счет соединения с валом 62. Прибор измерения момента расположен между двигателем и подвижной кулачковой системой 61. Скорость вращения вала зависит от толщины вставки. Например, для вставки толщиной 0,76 мм применяют скорость вращения порядка 0,08 об/мин.

Система 61 вращается, и, когда измеряемый момент сил меняет направление на противоположное, вставка, выполненная из материала наружных слоев, начинает отсоединяться. Измерительный прибор связан с вычислительными элементами блока 65, который содержит индикаторную часть, на которой можно непосредственно считывать значение напряжения сцепления τ.

Независимо от применяемого устройства, чтобы точно оценить разбросы значения напряжения сцепления τ, предпочтительно тест повторяют на нескольких образцах, например, минимум на пяти, и вычисляют среднее значение напряжения τ, соответствующее типовому отклонению.

При этом проверяют, чтобы полученное значение напряжения сцепления τ находилось в интервале допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43 (сопротивление ударам твердых тел). Этот диапазон допустимых значений определяют экспериментальным путем на основании нормированных испытаний на механическую прочность, определенных в норме К43, которые производят на многослойных стеклах разного состава.

Интервал допустимых значений для нормы К43, внутри которого любое значение напряжения сцепления τ удовлетворяет критерию сцепления, представляет собой совокупность значений, меньших 5 МПа. Предпочтительно интервал допустимых значений напряжения сцепления τ для нормы К43 равен 25 МПа, при этом нижний предел этого интервала значений определяют таким образом, чтобы обеспечивать хорошую прозрачность стекла независимо от соображений механической прочности стекла.

После того как убеждаются, что напряжение сцепления τ вставки, выполненной из материала наружных слоев, находится в вышеуказанном интервале допустимых значений, переходят непосредственно к определению размерности наружных слоев вставки.

Графики на фиг. 4 и 5 иллюстрируют возможные подходы к определению размерности этих наружных слоев, чтобы они удовлетворяли требованиям нормы К43 по сопротивлению ударам твердых тел.

Согласно первому подходу, который соответствует фиг. 4, определяют размерность многослойного стекла с фиксированной общей толщиной е_6-41т стеклянной подложки в многослойном стекле, равной 4,2 мм, что, например, соответствует толщине каждого стеклянного листа, равной 2,1 мм, и размерность вставки, выполненной из материала наружных слоев и имеющей специфический химический состав, например, вставки на основе ПВБ. При определении толщины наружных слоев центральный слой не учитывают.

В этом случае, чтобы определить размерность вставки, выполненной из материала наружных слоев, сначала строят кривую С₃, показанную на фиг. 4, характеризующую минимальное сопротивление разрыву вставки 1_с-тш, необходимое, чтобы любое многослойное стекло, содержащее по меньшей мере одну стеклянную подложку и вставку такого же химического состава с₁, что и наружные слои 4, 5 изготавливаемого многослойного стекла, выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины е; вставки любого многослойного стекла, причем эту кривую строят для толщины е_д стеклянного листа, равной 4,2 мм. На практике кривую С3 получают на основании нормированных испытаний на механическую прочность, определенных в норме К43 и производимых на многослойных стеклах, каждое из которых содержит по меньшей мере одну стеклянную подложку и вставку химического состава с и которые различаются своей структурой с точки зрения толщины их вставки.

После этого идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, со- 7 021375 ответствующие норме К43, с толщиной стеклянной подложки, равной 4,2 мм, и которое содержит вставку со специфическим химическим составом с_£. Примером такого контрольного многослойного стекла является известное многослойное стекло 2,1/0,76/2,1, которое содержит две стеклянные подложки толщиной 2,1 мм каждая и два слоя вставки стандартной толщины 0,38 мм с составом с₁, что соответствует толщине е_1-ге£ вставки контрольного многослойного стекла, равной 0,76 мм. Сопротивление этого контрольного многослойного стекла усилиям, соответствующим норме К43, проверяют при помощи нормированного испытания на механическую прочность, в данном примере с высотой падения ударного тела, равной 4 м.

Затем определяют сопротивление разрыву 1_С-ге£ вставки контрольного многослойного стекла 2,1/0,76/2,1 при помощи метода Тилкинга.

Этот метод, разработанный М. Тилкингом, состоит в оценке сопротивления разрыву материала на основе метода вычисления энергии дна трещины 1. Метод Тилкинга описан, в частности, в патентных заявках ЕР-А-1151855 и ЕР-А-1495305 и частично приведен ниже.

Сопротивление разрыву вставки является характеристикой, присущей ее материалу. Оно характеризуется энергетическим значением, определяющим энергию, необходимую для распространения трещины, появляющейся в материале. Эта энергия, называемая критической энергией Ц отличается для каждого типа материала и не зависит от толщины пленки вставки.

Сопротивление разрыву или критическую энергию 1_С определяют при помощи известного энергетического метода, основанного на интеграле 1 Райса, который локально определяет энергию на дне трещины пленки, подвергающейся очень интенсивным напряжениям в месте образования трещины. Его можно записать в упрощенной математической форме

для данного вытягивания ά тестируемого образца, которое в дальнейшем будет называться перемещением ά, и где е₁ является толщиной образца, а является размером трещины, и является потенциальной энергией образца.

Экспериментальное устройство для определения сопротивления разрыву показано на фиг. 8. Испытания на растяжение при помощи машины 700 растяжения-сжатия производят на нескольких образцах Ех_п, например, на четырех образцах из одинакового материала и площадью, равной 100 мм² (50 мм длины и 20 мм ширины). Каждый образец надрезают на его сторонах перпендикулярно к направлению силы растяжения по длине а образования трещин, разной для каждого образца Ех_п и соответственно равной 5, 8, 12 и 15 мм.

Каждый образец Ех_п вытягивают перпендикулярно к трещинам 20 со скоростью вытягивания 100 мм/мин и по длине вытягивания или данному расстоянию ά и в окружающей среде с температурой 20°С.

Согласно методу, подробно описанному в ЕР-А-1495305, можно построить кривую (не показана) изменения энергии 1 дна трещины в зависимости от вытягивания ά, прикладываемого к образцу. При помощи видеокамеры, которая фиксирует распространение трещины 70, затем определяют, при каком перемещении ά<; начинается распространение трещины в образце. После этого на основании кривой 1(ά) выводят значение критической энергии 1_С инициации разрыва образца, соответствующее перемещению ά<;. Именно при этом критическом значении 1_С материал разрывается и, следовательно, оказывается механически поврежденным относительно требуемой механической функции.

Значение сопротивления разрыву 1_С-ге£, измеренное для вставки с составом с₁ контрольного многослойного стекла 2,1/0,76/2,1, равно 31000 Дж/м²

После этого при помощи кривой С₃, показанной на фиг. 4, выводят требуемую минимальную толщину е_1-т1п вставки, соответствующую требуемому минимальному значению 1_С-тш сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву 1_С-ге£ вставки контрольного многослойного стекла. Как показано на кривой С₃, требуемая минимальная толщина е_1-т1п вставки равна 0,45 мм.

Таким образом, можно определить размерность многослойного стекла, состоящего из двух стеклянных листов толщиной 2,1 мм каждый и вставки, выполненной из материала наружных слоев, с толщиной е_£-л£_т вставки, превышающей или равной требуемой минимальной толщине вставки е_1-т1п=0,45 мм. Предпочтительно толщина е_£-л£_т вставки многослойного стекла превышает требуемое минимальное значение толщины е_1-т1п вставки только в пределах 20% сверх этого значения, то есть в предыдущем примере е_£_б_£т предпочтительно выбирают таким образом, чтобы 0,45 мм < е_1-<£1т < 0,55 мм.

При этом получают многослойное стекло 1, удовлетворяющее требованиям нормы К43, которое содержит два стеклянных листа 1, 2 толщиной 2,1 мм и вставку с центральным слоем 3 и двумя наружными слоями толщиной от 0,225 до 0,275 мм.

Можно построить кривую С₃ для других значений толщины стеклянных листов, например, 1,8 и 1,4 мм. При этом каждый из наружных слоев имеет толщину от 0,2 до 0,37 мм.

Согласно второму возможному подходу для определения размерности наружных слоев вставки, который соответствует фиг. 5, размерность многослойного стекла определяют, не фиксируя произвольно толщину стеклянных листов, при этом многослойное стекло содержит вставку, выполненную из мате- 8 021375 риала наружных слоев.

В этом случае строят график С₄ в трех измерениях, показанный на фиг. 5, характеризующий минимальное сопротивление разрыву вставки 1_с-тш, необходимое, чтобы любое многослойное стекло, содержащее по меньшей мере одну стеклянную подложку и вставку такого же химического состава с₁, что и наружные слои 4, 5 изготавливаемого многослойного стекла, выдерживало усилия, соответствующие норме К43, одновременно в зависимости от толщины е₁ вставки любого многослойного стекла, выполненной из материала наружных слоев, и от толщины е_д стеклянных листов любого многослойного стекла. График С₄, показанный на фиг. 5, получают на основании нормированных испытаний на механическую прочность, определенных в норме К43 и производимых на многослойных стеклах, каждое из которых содержит по меньшей мере одну стеклянную подложку и вставку химического состава С;, которые различаются своей структурой с точки зрения толщины вставки и толщины подложки.

Затем определяют сопротивление разрыву 1_С-ге£ контрольного многослойного стекла, которое выдерживает усилия, соответствующие норме К43, и которое содержит вставку со специфическим химическим составом С!.

Описанное выше известное многослойное стекло 2,1/0,76/2,1 может, например, служить контрольным многослойным стеклом так же, как и известное многослойное стекло 2,1/0,76/1,8, которое содержит два стеклянных листа соответственно толщиной 2,1 и 1,8 мм и два слоя вставки, выполненной из материала наружных слоев стандартной толщины 0,38 мм, с химическим составом с₁, что соответствует толщине е_1-ге£ вставки, равной 0,76 мм. Сопротивление разрыву 1_С-ге£ одного или другого контрольного многослойного стекла при усилиях, соответствующих норме К43, оценивают, как было описано выше, при помощи метода Тилкинга.

Затем при помощи графика С₄ выводят комбинацию оптимальных значений е_1-ор£, е_6-ор£ толщины вставки, выполненной из материала наружных слоев, и толщины стеклянных листов, которая соответствует требуемому минимальному значению сопротивления разрыва 1_С-тш вставки, равному сопротивлению разрыву 1_С-ге£ вставки контрольного многослойного стекла. Например, если исходить из контрольного многослойного стекла 2,1/0,76/2,1, которое соответствует сопротивлению разрыву 1_С-ге£ в 31000 Дж/м², точки, которые дают комбинацию оптимальных значений е1-ор£, е6-ор£, являются точками площади или полотна графика С4, которые соответствуют значению 1С-тш в 31000 Дж/м². В этой связи следует отметить, что каждое из оптимальных значений е|-ор| или е_а-о|)| не обязательно индивидуально является минимальным значением толщины вставки, выполненной из материала наружных слоев, или минимальным значением толщины стеклянных листов. В данном случае именно комбинация значений е_|-ор| и е_д-ор| дает минимизированное значение общей толщины многослойного стекла.

Как показано на графике С₄, комбинация значений е;=0,5 мм и е„=1.8 мм/1,4 мм является комбинацией значений, превышающих или равных комбинации оптимальных значений.

При этом размерность многослойного стекла можно определить с толщиной е_1-41т вставки, выполненной из материала наружных слоев, превышающей или равной 0,5 мм, и со значениями толщины е_д-,_4||1|стеклянных листов, равными 1,8 и 1,4 мм соответственно, и это многослойное стекло удовлетворяет требованиям нормы К43.

Вставка химического состава с₁, рассмотренная в примерах выше, имеет средние характеристики в плане своего сопротивления разрыву, и уровни сопротивления разрыву для наиболее эффективных химических составов вставок, известных в настоящее время, позволяют предусматривать комбинации оптимальных значений е_1-ор|, е_д-ор|. еще меньших по сравнению с приведенными выше значениями.

В частности, для многослойного стекла, адаптированного таким образом, чтобы выдерживать усилия, соответствующие норме К43, и содержащего две стеклянные подложки соответственно толщиной 1,8 и 1,4 мм, требуемую минимальную толщину е_1-тш вставки можно уменьшить примерно до 0,4 мм. При этом оптимизированная толщина е_1-41т вставки многослойного стекла, отвечающего требованиям нормы К43 и содержащего две стеклянные подложки толщиной соответственно 1,8 и 1,4 мм, как правило, является такой, чтобы 0,4 мм < е_1-41т < 0,74 мм, при этом нижний предел этого интервала соответствует химическим составам вставок с более высокими характеристиками в плане их сопротивления разрыву.

Таким образом, получают многослойное стекло, удовлетворяющее требованиям нормы К43, которое содержит два стеклянных листа 1, 2 толщиной 1,8 и 1,4 мм соответственно и вставку с центральным слоем 3 и с наружными слоями 4, 5, при этом каждый из наружных слоев имеет толщину от 0,2 до 0,37 мм.

Таким образом, устанавливают толщину е каждого наружного слоя 4, 5, чтобы они придавали многослойному стеклу удовлетворительные механические свойства, а именно механические свойства, которые отвечают требованиям нормы К43. При этом выполняют следующие действия:

проверяют, чтобы сцепление материала наружных слоев было совместимым с требованиями нормы К43, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала наружных слоев и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие (Р) кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала наружных слоев, от стеклянных листов, на основании этого усилия (Р) вычисляют соответствующее напряжение (τ) сдвига сцепления и это значение напряжения (τ)

- 9 021375 сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и устанавливают толщину е каждого из наружных слоев, чтобы они удовлетворяли норме К43, следующим образом:

определяют сопротивление разрыву (1_С-ге£) вставки контрольного многослойного стекла, толщину (е_1-гег) вставки контрольного многослойного стекла и толщину (е_6-гес) стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика (С₃), показывающего минимальное сопротивление разрыву (1_С-тш) вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины (еД вставки любого многослойного стекла, причем этот график строят для толщины подложки любого многослойного стекла, равной толщине подложки в контрольном многослойном стекле (е₆=е_6-гес), выводят необходимую минимальную толщину (е_1-т1П) вставки, которая соответствует требуемому минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла (1_С-тт=З_С-гег);

толщину е второго элемента устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины (е_1-ор£) вставки.

В варианте одновременно устанавливают толщину е каждого наружного слоя 4, 5 и толщину стеклянных листов, чтобы система обеспечивала многослойному стеклу удовлетворительные механические свойства, а именно механические свойства, удовлетворяющие норме К43. При этом выполняют следующие действия:

проверяют, чтобы сцепление материала наружных слоев было совместимым с требованиями нормы К43, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала наружных слоев и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие (Р) кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала наружных слоев, от стеклянных листов, на основании этого усилия (Р) вычисляют соответствующее напряжение (τ) сдвига сцепления и это значение напряжения (τ) сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и устанавливают толщину е каждого из наружных слоев и общую толщину стеклянных листов, чтобы они удовлетворяли норме К43, следующим образом:

определяют сопротивление разрыву (1_С-ге£) вставки контрольного многослойного стекла, толщину (2е_1-ге£) вставки контрольного многослойного стекла и толщину (е_6-ге£) стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика (С₄), показывающего минимальное сопротивление разрыву (1_С-тш) вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины (е₁) вставки любого многослойного стекла и от толщины (е„) стеклянных листов любого многослойного стекла, выводят комбинацию оптимальных значений (е_1-ор£, е_6-ор£) толщины вставки и толщины стеклянных листов, которая соответствует требуемому минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла Πί,-ΙΪΙΙΙ] Τ-ΐνίΤ толщину е каждого наружного слоя устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины (е_1-ор£) вставки, и устанавливают толщину (е_6-<£1т) стеклянных листов, превышающую или равную упомянутой оптимальной толщине стеклянных листов ^(е8-ор1).

Общая толщина вставки предпочтительно меньше или равна 0,86 мм.

На фиг. 3 показан вид в разрезе многослойного стекла в соответствии с настоящим изобретением согласно другому варианту выполнения.

Стеклянные листы 1, 2 и наружные слои 4, 5 вставки идентичны варианту, показанному на фиг. 2.

Центральный слой 2 содержит две демпфирующие пленки 6, 7. Демпфирующая пленка 6 выполнена из вязкоупругого материала А, отличного от вязкоупругого материала В демпфирующей пленки 7. Согласно варианту выполнения производят совместную экструзию материалов А, В. В варианте они образуют несколько слоев.

Демпфирующие пленки 6, 7, образующие центральный слой 3, позволяют оптимизировать демпфирование акустических вибраций в разных температурных диапазонах. Так, пленка 6 оптимально демпфирует акустические вибрации в первом температурном диапазоне, и пленка 7 оптимально демпфирует акустические вибрации во втором температурном диапазоне. Первый и второй температурные диапазоны друг друга не перекрывают. Это позволяет оптимизировать демпфирование частот в пределах от 100 до

- 10 021375

240 Гц в более широком температурном диапазоне.

Для этого материал А выбирают таким образом, чтобы в температурном диапазоне 1_А и для частоты, составляющей от 100 до 240 Гц, он имел коэффициент потерь, превышающий 0,6, и параметр сдвига, составляющий от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м. Точно так же, материал В выбирают таким образом, чтобы в температурном диапазоне 1_В и для частоты, составляющей от 100 до 240 Гц, он имел коэффициент потерь, превышающий 0,6, и параметр сдвига, составляющий от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м.

Кроме того, пленка 6 или 7, которая имеет больший коэффициент потерь при данном интервале температур, входящем в температурный диапазон соответственно 1_А или 1_В, имеет эквивалентный параметр сдвига д_{А или В экв} = И-д_{А или В}, где д_{А или В} является параметром сдвига соответственно материала А или В соответственно пленки 6 или 7, и И является толщиной центрального слоя, который является намного меньше эквивалентного параметра сдвига другой пленки 7 или 6 в упомянутом интервале температур.

Данный интервал температур является первым температурным диапазоном или вторым температурным диапазоном, в котором пленка 6 или 7 соответственно оптимально демпфирует акустические вибрации на частотах от 100 до 240 Гц.

Таким образом, необходимо не только, чтобы коэффициент потерь каждой из пленок 6, 7 превышал 0,6 и чтобы параметр сдвига материала каждой из пленок составлял от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м в соответствующем интервале температур, но также чтобы наиболее демпфирующая пленка (более высокий 1аи δ) в соответствующем интервале температур имела более низкий модуль сдвига, чем другая пленка. Таким образом, вставка будет вести себя подобно наиболее демпфирующей пленке в каждом интервале температур. Следовательно, вставка будет обеспечивать оптимальное демпфирование в каждом из интервалов температур, в которых каждая из пленок вставки играет оптимальную демпфирующую роль.

Далее приведено доказательство того, что демпфирование частот от 100 до 240 Гц является действительно оптимальным для вышеуказанных диапазонов д.

На фиг. 1 показана кривая модального демпфирования многослойного лобового окна в зависимости от параметра сдвига центрального слоя вставки многослойного лобового окна для частот от 100 до 240 Гц при 20°С. Эту кривую вычислили так называемым методом конечных элементов.

Вычисление произвели для лобового стекла, состоящего из двух стеклянных листов толщиной соответственно 1,4 и 1,8 мм, между которыми расположили вставку из вязкоупругого пластического материала. Вставка содержит три слоя: центральный слой, расположенный между двумя наружными слоями, при этом общая толщина вставки установлена в значении 0,76 мм. Кривую, показанную на фиг. 1, построили для разных значений толщины центрального слоя, составляющих от 0,05 до 0,3 мм.

Как показано на фиг. 1, диапазон 20 параметра сдвига д, составляющий от 8,00-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м для центрального слоя 3 толщиной И, меньшей или равной 0,3 мм, при 20°С и для частотного диапазона от 100 до 240 Гц, обеспечивает модальное демпфирование, превышающее или равное 0,34, то есть очень хорошее, так как максимум кривой находится на 0,37 при толщине центрального слоя 0,3 мм.

Диапазон 10 параметра сдвига д, составляющий от 1,33-10⁹ до 2,00-10⁹ Па/м для центрального слоя 3 толщиной И, меньшей или равной 0,1 мм, при 20°С и для частотного диапазона от 100 до 240 Гц, обеспечивает модальное демпфирование, превышающее или равное 0,34, то есть оптимизированное демпфирование. Действительно, кривая модального демпфирования кульминирует до 0,345 при толщине центрального слоя 0,1 мм и до 0,34 при толщине центрального слоя 0,05 мм.

Таким образом, изобретение позволяет оптимизировать виброакустическое демпфирование собственных частот лобового стекла, содержащего описанную выше вставку.

Вставка в соответствии с настоящим изобретением обеспечивает также хорошее виброакустическое демпфирование за пределами интервала частот, в котором оно является оптимальным.

Claims

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Способ выбора вязкоупругой пластической вставки для виброакустического демпфирования, содержащей два наружных слоя (4, 5) и один центральный слой (3) и предназначенной для размещения между двумя стеклянными листами (1, 2) многослойного стекла, при этом способ содержит следующие этапы, на которых поставляют первый элемент из вязкоупругого пластического материала, предназначенный для создания центрального слоя (3), и второй элемент из вязкоупругого пластического материала, предназначенный для создания наружных слоев (4, 5);

измеряют модуль сдвига О' первого элемента и второго элемента при помощи анализатора вязкости;

материал второго элемента выбирают, только если его модуль сдвига О' превышает или равен 3-10⁷Па при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц; причем толщину И первого элемента устанавливают таким образом, чтобы И была меньше или равна 0,3 мм и чтобы параметр сдвига д=О/И, где О является модулем сдвига, составлял от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

2. Способ по п.1, в котором толщину И первого элемента устанавливают таким образом, чтобы И

- 11 021375 была меньше или равна 0,1 мм и чтобы С/й составлял от 1,33-10⁹ до 2-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

3. Способ по п.1 или 2, который перед этапом установления толщины й дополнительно содержит следующие этапы:

измеряют коэффициент потерь 1аи δ первого элемента при помощи анализатора вязкости; первый элемент выбирают, только если его коэффициент потерь 1аи δ превышает 0,6.

4. Способ по одному из пп.1-3, дополнительно содержащий следующий этап: материал второго элемента выбирают, только если его модуль сдвига С' составляет от 10⁸ до 2-10⁸ Па при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

5. Способ по п.1, дополнительно содержащий следующие этапы:

проверяют, чтобы сцепление материала второго элемента соответствовало требованиям нормы К43, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала второго элемента и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие (Р) кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала второго элемента, от стеклянных листов, на основании этого усилия (Р) вычисляют соответствующее напряжение (τ) сдвига сцепления и это значение напряжения (τ) сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и устанавливают толщину е второго элемента следующим образом:

идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, соответствующие норме К43, и которое содержит два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала второго элемента;

определяют сопротивление разрыву (1_С-ге£) вставки контрольного многослойного стекла, толщину (е_1ге£) вставки контрольного многослойного стекла и толщину (е_6-ге£) стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика (С₃), показывающего минимальное сопротивление разрыву (1_С-тш) вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины (е₁) вставки любого многослойного стекла, причем этот график строят для толщины подложки любого многослойного стекла, равной толщине подложки в контрольном многослойном стекле (е₆=е_6-ге£), выводят необходимую минимальную толщину вставки (е_1-тт), которая соответствует минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла (1_С-тт=1_С-гег);

толщину е второго элемента устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины (е_1-ор£) вставки.

6. Вязкоупругая пластическая вставка, предназначенная для размещения между двумя стеклянными листами многослойного стекла, чтобы придать ему свойства виброакустического демпфирования, при этом вставка содержит два наружных слоя (4, 5) из вязкоупругого пластического материала, модуль сдвига С' которых превышает или равен 3-10⁷ Па при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц;

центральный слой (3) со свойствами виброакустического демпфирования толщиной й, при этом й меньше или равна 0,3 мм и параметр сдвига §=С'/й центрального слоя, где С' является модулем сдвига, составляет от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц;

при этом центральный слой (3) находится между двумя наружными слоями (4, 5).

7. Вставка по п.6, в которой толщину й центрального слоя (3) устанавливают таким образом, чтобы й была меньше или равна 0,1 мм и чтобы С'/й составлял от 1,33-10⁹ до 2-10⁹ Па/м при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

8. Вставка по п.6 или 7, в которой центральный слой (3) имеет коэффициент потерь 1аи δ, превышающий 0,6.

9. Вставка по одному из пп.6-8, в которой наружные слои (4, 5) имеют модуль сдвига С' от 10⁸ до 2-10⁸ Па при 20°С и для диапазона частот от 100 до 240 Гц.

10. Вставка по одному из пп.6-9, в которой каждый из наружных слоев имеет такую толщину е, при которой сцепление материала наружных слоев соответствует требованиям нормы К43, при этом сцепление определяют, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала наружных слоев и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие (Р) кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала наружных слоев, от стеклянных листов, на основании этого усилия (Р) вычисляют соответствующее напряжение (τ) сдвига сцепления и это значение напряжения (τ) сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и толщину е каждого из наружных слоев устанавливают таким образом, чтобы удовлетворять требованиям нормы К43, при этом толщину е определяют следующим образом:

идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, соответствую- 12 021375 щие норме К43, и которое содержит два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала наружных слоев;

определяют сопротивление разрыву (1_с-ге£) вставки контрольного многослойного стекла, толщину (е_1ге£) вставки контрольного многослойного стекла и толщину (е_6-ге£) стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика (С₃), показывающего минимальное сопротивление разрыву (1_с-тш) вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины (е₁) вставки любого многослойного стекла, причем этот график строят для толщины подложки любого многослойного стекла, равной толщине подложки в контрольном многослойном стекле (е₆=е_6-ге£), выводят необходимую минимальную толщину вставки (е_1-тт), которая соответствует требуемому минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла (1_с-тт=1_с-гег);

толщину е каждого наружного слоя устанавливают таким образом, чтобы е превышало или было равно упомянутому оптимальному значению толщины (е_1-ор£) вставки.

11. Вставка по одному из пп. 6-10, в которой центральный слой содержит демпфирующую пленку (6) из вязкоупругого материала А толщиной И_А и с параметром сдвига д_А; демпфирующую пленку (7) из вязкоупругого материала В толщиной И_в и с параметром сдвига д_в; при этом каждый из материалов А и В имеет в соответствующем температурном диапазоне ΐ_Α и 1_в и для частоты, составляющей от 100 до 240 Гц, коэффициент потерь, превышающий 0,6, и параметр сдвига, составляющий от 8-10⁸ до 2,67-10⁹ Па/м, и пленка (6 или 7), которая имеет наибольший коэффициент потерь при данном интервале температур, входящем в температурный диапазон соответственно ΐ_Α или ΐ_Β, имеет эквивалентный параметр сдвига д_{А или в экв} = д_{А или в}-И, где д_{А или в} является параметром сдвига материала пленки (соответственно 6 или 7) и И является толщиной центрального слоя, меньшей эквивалентного параметра сдвига другой пленки (соответственно 7 или 6) в упомянутом интервале температур.

12. Многослойное стекло, содержащее стеклянный лист (1) толщиной от 1,4 до 2,1 мм; стеклянный лист (2) толщиной от 1,1 до 1,6 мм;

вставку (3, 4, 5) по любому из пп.6-11, при этом вставка находится между стеклянными листами (1,
2).

13. Многослойное стекло по п.12, в котором толщину е каждого из наружных слоев (4, 5) и общую толщину стеклянных слоев устанавливают таким образом, чтобы сцепление материала наружных слоев соответствовало требованиям нормы К43, при этом сцепление определяют, осуществляя кручение образца вставки, выполненной из материала наружных слоев и неподвижно соединенной с двумя стеклянными листами, измеряя усилие (Р) кручения, при котором начинается отслоение вставки, выполненной из материала наружных слоев, от стеклянных листов, на основании этого усилия (Р) вычисляют соответствующее напряжение (τ) сдвига сцепления, затем это значение напряжения (τ) сдвига сцепления сравнивают с диапазоном допустимых значений, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43; и толщину е каждого из наружных слоев и общую толщину стеклянных листов устанавливают таким образом, чтобы удовлетворять требованиям нормы К43, при этом их определяют следующим образом:

идентифицируют контрольное многослойное стекло, которое выдерживает усилия, соответствующие норме К43, и которое содержит два стеклянных листа и вставку, выполненную из материала наружных слоев;

определяют сопротивление разрыву (1_с-ге£) вставки контрольного многослойного стекла, толщину (е_1ге£) вставки контрольного многослойного стекла и толщину (е_8-геВ) стеклянных листов контрольного многослойного стекла;

при помощи графика (С₄), показывающего минимальное сопротивление разрыву (1_с-тш) вставки, необходимое, чтобы любое многослойное стекло выдерживало усилия, соответствующие норме К43, в зависимости от толщины (е₁) вставки любого многослойного стекла и от толщины (е„) стеклянных листов любого многослойного стекла, выводят комбинацию оптимальных значений (е_1-ор£, е_8-орР) толщины вставки и толщины стеклянных листов, которая соответствует требуемому минимальному значению сопротивления разрыву вставки, равному сопротивлению разрыву вставки контрольного многослойного стекла

Цс-тт 1с-ге£^); толщину е второго элемента устанавливают таким образом, чтобы е превышала или была равна упомянутому оптимальному значению толщины (е_1-ор£) вставки, и устанавливают толщину (е_6-41т) стеклянных листов в значении, превышающем или равном упомянутому оптимальному значению толщины стеклянных листов (е_6-ор£).

14. Транспортное средство, содержащее многослойное стекло по п.12 или 13, при этом стеклянный лист (1) толщиной от 1,4 до 2,1 мм обращен наружу транспортного средства и стеклянный лист (2) толщиной от 1,1 до 1,6 мм обращен внутрь транспортного средства.

15. Использование вставки по любому из пп.6-11 для виброакустического демпфирования второй и

- 13 021375 третьей собственных частот лобового окна, состоящего из двух стеклянных листов и вставки, расположенной между стеклянными листами.

16. Использование многослойного стекла по п.12 или 13 в качестве лобового окна транспортного средства.