KR20140048944A - 경-량 하이브리드 유리 적층체 - Google Patents

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Abstract

외부 유리 시트, 내부 유리 시트, 및 상기 외부 유리 시트 및 내부 유리 시트 사이에 형성된 폴리머 중간층을 포함하는 유리 적층체. 상기 외부 유리 시트는 1 mm 이하의 두께를 갖는 화학적으로-강화된 유리 시트이고, 상기 폴리머 중간층은 1.6 mm 이하의 두께를 가지며, 상기 내부 유리 시트는 2.5 mm 이하의 두께를 갖는 비-화학적으로-강화된 유리 시트이다.

Description

경-량 하이브리드 유리 적층체 {LIGHT-WEIGHT HYBRID GLASS LAMINATES}
본 출원은 2011년 6월 24일자에 출원된 미국 가 특허출원 제61/500,766호의 우선권, 및 2011년 9월 28일자에 출원된 미국 특허출원 제13/247,182호의 우선권을 주장하며, 상기 출원들의 전체적인 내용은 참조로서 본 발명에 모두 포함된다.
본 발명은 일반적으로 유리 적층체 (glass laminates)에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 화학적으로-강화된 외부 유리 평면 및 비-화학적으로-강화된 내부 유리 평면을 포함하는 하이브리드 유리 적층체에 관한 것이다. 이러한 하이브리드 적층체는 저 중량, 우수한 소음-댐핑 (sound-damping) 성능, 및 높은 내충격성 (impact resistance)을 특징으로 할 수 있다. 특히, 상기 개시된 하이브리드 적층체는 비-바람막이 적용 (windscreen applications)에 대한 상업적으로 적용가능한 충격 시험 기준을 만족시킨다.
유리 적층체는 건축, 및 자동차, 철도 차량 및 비행기를 포함하는, 운송 적용에서 창 (windows) 및 글레이징 (glazings)으로 사용될 수 있다. 본 발명에 사용된 바와 같은, 글레이징은 벽 또는 다른 구조의 투명 또는 반-투명 부분이다. 건축 및 자동차 적용에 사용된 글레이징의 통상의 타입은 적층된 유리를 포함하는, 맑고 및 착색된 유리를 포함한다. 예를 들어, 가소화된 폴리(비닐 부티랄) (PVB) 시트에 의해 분리된 대향식 유리 시트를 포함하는 적층된 글레이징은 창, 방풍유리 (windshields), 또는 선루프 (sunroofs)로서 사용될 수 있다. 특정한 적용에 있어서, 높은 기계적 강도 및 소음-감쇠 특성을 갖는 유리 적층체는 외부 소스 (external sources)로부터 소음 전송을 감소시키지만 안전한 배리어를 제공하는 것이 바람직하다.
다수의 차량 적용에 있어서, 연료 경제는 차량 중량의 함수이다. 따라서, 강도 및 소음-감쇠 특성의 손상 없이 이러한 적용에 대해 글레이징의 중량을 감소시키는 것이 바람직하다. 이러한 관점에 있어서, 이것은 돌 또는 우박으로 접촉 또는 강제 충돌 (forced entry)의 시도와 같은 외부 충격 사건에 대해 기계적으로 튼튼한 유리 적층체이지만, 예를 들어, 충돌 (collision) 동안, 점유자와 접촉과 같은 내부적 충격 사건의 결과로서 에너지 (및 파단 (fracture))를 적절하게 분산시키는 유리 적층체에 대해 유리할 수 있다. 전술된 관점에 있어서, 더 두껍고, 더 무거운 글레이징과 연관된 내구성 및 소음-댐핑 특성을 소유하는 얇고, 가벼운 글레이징은 바람직하다.
따라서, 본 발명은 경-량 하이브리드 유리 적층체를 제공한다.
본 발명의 하나의 관점에 따르면, 유리 적층체는 외부 유리 시트, 내부 유리 시트, 및 외부 및 내부 유리 시트 사이에 형성된 폴리머 중간층을 포함한다. 유리 적층체의 충격 거동을 최적화하기 위하여, 외부 유리 시트는 화학적으로-강화된 유리를 포함하고, 1mm 이하의 두께를 가질 수 있으며, 반면 상기 내부 유리 시트는 비-화학적으로-강화된 유리를 포함하고, 2.5 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 폴리머 중간층 (예를 들어, 폴리(비닐 부티랄) 또는 PVB)은 1.6 mm 이하의 두께를 가질 수 있다. 본 발명의 하이브리드 유리 적층체 구조는 충격에 대한 반응으로 응력을 유리하게 분포시킬 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 유리 적층체는 외부 충격 사건에 반응으로 우수한 내충격성 및 내파손 (resist breakage)을 제공하는 반면, 내부 충격 사건에 반응으로 적당하게 파단 및 에너지를 적당하게 발산시킬 수 있다.
본 발명의 부가적 특징 및 장점은 하기 상세한 설명에서 설명될 것이고, 부분적으로는 본 발명으로서 첨부된 도면뿐만 아니라, 하기 상세한 설명, 청구항을 포함하는, 본 발명에 기재된 바와 같은 본 발명을 실행하여 인식되거나 또는 설명으로부터 기술 분야의 당업자에게 쉽게 명백해질 것이다.
전술된 일반적 설명 및 하기 상세한 설명 모두는 본 발명의 구현 예들을 제공하고, 청구된 바와 같은 본 발명의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 및 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 본 발명의 추가 이해를 제공하도록 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성하고, 일부로 혼입된다. 도면은 본 발명의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된 상세한 설명과 함께 다양한 구현 예를 예시한다.
도 1은 구현 예들에 따른 일례의 평면 하이브리드 유리 적층체의 개략도이고;
도 2는 구현 예들에 따른 일례의 구부러진 (bent) 하이브리드 유리 적층체의 개략도이다.
본 발명에 개시된 유리 적층체는 외부 화학적으로-강화된 유리 시트 및 내부 비-화학적으로-강화된 유리 시트를 포함하도록 형상화된다. 본 발명에 정의된 바와 같이, 상기 유리 적층체를 사용하는 경우, 외부 유리 시트는 환경에 가깝게 또는 접촉하는 반면, 내부 유리 시트는 유리 적층체를 혼입하는 차량 (예를 들어, 자동차) 또는 구조의 내장 (interior) (예를 들어, 캐빈 (cabin))과 가깝게 또는 접촉할 것이다.
일례의 유리 적층체는 도 1에 예시된다. 상기 유리 적층체 (100)는 외부 유리 시트 (110), 내부 유리 시트 (120), 및 폴리머 중간층 (130)을 포함한다. 상기 폴리머 중간층은 각각의 외부 및 내부 유리 시트의 각각에 (예를 들어, 적층된) 직접 물리적 접촉으로 있을 수 있다. 상기 외부 유리 시트 (110)는 외장 (exterior) 표면 (112) 및 내장 표면 (114)를 갖는다. 유사한 맥락으로, 상기 내부 유리 시트 (120)는 외장 표면 (122) 및 내장 표면 (124)를 갖는다. 상기 예시된 구현 예에서 나타낸 바와 같이, 상기 외부 유리 시트 (110)의 내장 표면 (114) 및 상기 내부 유리 시트 (120)의 내장 표면 (124)은 각각 폴리머 중간층 (130)과 접촉하여 있다.
사용 동안, 상기 유리 적층체는 외부 충격 사건에 대한 반응으로 파단에 저항하는 것이 바람직하다. 그러나, 상기 유리 적층체가 차량의 탑승자에 의해 타격되는 것과 같은, 내부 손상 사건에 대한 반응에 있어서, 상기 유리 적층체는 차량에 탑승자를 보유하지만, 부상을 최소화하기 위하여 충격시 에너지를 분산시키는 것이 바람직하다. 차량 내부로부터 발생하는 충격 사건을 모의 실험하는, ECE R43 머리모형 시험 (ECE R43 headform test)은, 특별한 내부 충격에 반응으로 적층 글레이징 파단을 요구하는 규제 시험이다.
이론에 의해 제한되는 것을 원하지는 않지만, 유리 시트/폴리머 중간층/유리 시트 적층체의 하나의 평면이 충격받은 경우, 충격된 시트의 반대 표면뿐만 아니라, 반대 시트의 외장 표면은 장력 (tension)에 놓인다. 2축 하중 (biaxial loading) 하에서 유리 시트/폴리머 중간층/유리 시트 적층체에 대한 계산된 응력 (stress) 분포는 충격받은 시트의 반대 표면에 인장 응력 (tensile stress)의 강도가 낮은 하중 속도에 대한 반대 시트의 외장 표면에 경험된 인장 응력의 강도와 비교될 수 있다 (또는 다소 더 클 수 있다). 그러나, 자동차에서 통상적으로 경험된 충격의 특징인, 높은 하중 속도에 대하여, 반대 시트의 외장 표면에서 인장 응력의 강도는 충격받은 시트의 반대 표면에 인장 응력보다 훨씬 더 클 수 있다. 본 발명에 기재된 바와 같이, 화학적으로-강화된 외부 유리 시트 및 비-화학적으로-강화된 내부 유리 시트를 갖도록 하이브리드 유리 적층체를 형상시켜, 외부 및 내부 충격 사건 모두에 대한 내충격성은 최적화될 수 있다.
적절한 내부 유리 시트는 소다-라임 유리 (soda-lime glass)와 같은 비-화학적으로-강화된 유리 시트이다. 선택적으로, 상기 내부 유리 시트는 열 강화될 수 있다. 소다-라임 유리가 비-화학적으로-강화된 유리 시트로서 사용된 구현 예에 있어서, 사용될 수 있는 종래의 장식 물질 및 방법 (예를 들어, 유리 프릿 에나멜 및 스크린 프린팅)은, 유리 적층체 제작 공정을 단순화할 수 있다. 착색된 소다-라임 유리 시트는 원하는 투과도 및/또는 전자기 스펙트럼을 가로지르는 감쇠를 달성하기 위하여 하이브리드 유리 적층체에 혼입될 수 있다.
적절한 외부 유리 시트는 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 통상적으로 미리 결정된 시간의 기간 동안 용융염 욕 (molten salt bath)에 유리 시트의 침지에 의해, 상기 유리 시트의 표면에 또는 근처에 이온이 염 욕으로부터 더 큰 금속 이온과 교환된다. 하나의 구현 예에 있어서, 상기 용융염 욕의 온도는 약 430℃이고, 미리 결정된 시간 기간은 약 8 시간이다. 상기 유리에 더 큰 이온의 혼입은 근 표면 영역에서 압축 응력을 생성하여 시트를 강화시킨다. 상응하는 인장 응력은 압축 응력과 균형을 이루기 위해 유리의 중앙 영역 내에 유도된다.
하이브리드 유리 적층체를 형성하기에 적절한 일례의 이온-교환가능한 유리는 비록 다른 유리 조성물이 고려될지라도, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리이다. 본 발명에 사용된 바와 같은, "이온 교환가능한"은 유리가 더 큰 또는 더 작은 크기를 갖는 동일한 원자가의 양이온과 유리의 표면에 또는 근처에 위치된 양이온과 교환할 수 있다는 것을 의미한다. 어떤 예의 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O을 포함하고, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 구현 예에 있어서, 상기 유리 시트는 적어도 6 wt.% 산화 알루미늄을 포함한다. 또 다른 구현 예에 있어서, 유리 시트는 알칼리 토 산화물 (alkaline earth oxides)의 함량이 적어도 5 wt.%가 되도록, 하나 이상의 알칼리 토산화물을 포함한다. 몇몇 구현 예에 있어서, 적절한 유리 조성물은 K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특별한 구현 예에 있어서, 상기 유리는 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO를 포함할 수 있다.
하이브리드 유리 적층체를 형성하기 위한 적절한 또 다른 일례의 유리 조성물은: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤(Li2O + Na2O + K2O) ≤20 mol.% 및 0 mol.% ≤(MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
또 다른 일례의 유리 조성물은: 63.5-66.5 mol.% SiO2; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 0-5 mol.% Li2O; 8-18 mol.% Na2O; 0-5 mol.% K2O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO2; 0.05-0.25 mol.% SnO2; 0.05-0.5 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
특별한 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속, 및, 몇몇 구현 예에 있어서, 50 mol.%를 초과하는 SiO2, 다른 구현 예에 있어서, 적어도 58 mol.% SiO2, 및 또 다른 구현 예에 있어서, 적어도 60 mol.% SiO2를 포함하고, 여기서 상기 비는
Figure pct00001
이고, 상기 비에서 성분은 mol.%로 표시되고, 상기 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 특별한 구현 예에 있어서, 상기 유리는 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O로 이루어지거나, 필수적으로 이루어거나, 또는 포함하며, 여기서 상기 비는
Figure pct00002
이다.
또 다른 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함한다.
또 다른 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판은: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm 미만의 As2O3; 및 50 ppm 미만의 Sb2O3로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함하며; 여기서 12 mol.% ≤ Li2O + Na2O + K2O ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol.%이다.　
또 다른 구현 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 64-68 mol.% SiO2; 12-16 mol.% Na2O; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 2-5 mol.% K2O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함하며; 여기서: 66 mol.% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO ≤ 69 mol.%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na2O + B2O3) - Al2O3 ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na2O - Al2O3 ≤ 6 mol.%; 및 4 mol.% ≤ (Na2O + K2O) - Al2O3 ≤ 10 mol.%이다.
몇몇 구현 예에 있어서, 상기 비-화학적으로-강화된 유리뿐만 아니라 화학적으로-강화된 유리는 Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2을 포함하는 군으로부터 선택된 0-2 mol.%의 적어도 하나의 청징제 (fining agent)와 함께 배치된다.
어떤 일례의 구현 예에 있어서, 비록 루비듐 또는 세슘과 같은 더 큰 원자 반경을 갖는 다른 알칼리 금속 이온이 상기 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온을 대체할지라고, 상기 화학적으로-강화된 유리에서 나트륨 이온은 용융 욕으로부터 칼륨 이온에 의해 대체될 수 있다. 특별한 구현 예에 따르면, 상기 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온에 의해 대체될 수 있다. 유사하게, 황산, 할라이드, 및 이와 유사한 것과 같은 다른 알칼리 금속염은 이온 교환 공정에서 사용될 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
상기 유리 네트워크가 완화될 수 있는 온도 이하에서 더 큰 이온에 의해 더 작은 이온의 대체는 응력 프로파일을 결과하는 유리의 표면을 가로지르는 이온의 분포를 만들어 낸다. 들어오는 이온의 더 큰 부피는 상기 유리의 중앙에서 장력 (중심 장력 또는 CT) 및 표면상에 압축 응력 (CS)을 만들어 낸다. 상기 압축 응력은 하기 수학 식 1에 의해 중심 장력과 관련되고:
Figure pct00003
여기서 t는 유리 시트의 총 두께이고, DOL는 교환의 깊이이며, 또한 층의 깊이라 한다.
다양한 구현 예에 따르면, 이온-교환된 유리를 포함하는 하이브리드 유리 적층체는 낮은 중량, 높은 내충격성, 및 개선된 소음 감쇠를 포함하는, 일련의 원하는 특성을 소유한다.
하나의 구현 예에 있어서, 화학적으로-강화된 유리 시트는 적어도 300 MPa, 예를 들어, 적어도 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750 또는 800 MPa의 표면 압축 응력, 적어도 약 20 ㎛ (예를 들어, 적어도 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 ㎛)의 층의 깊이, 및/또는 40 MPa 초과 (예를 들어, 40, 45, 또는 50 MPa 초과)하지만 100 MPa 미만 (예를 들어, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 또는 55 MPa 미만)인 중심 장력을 가질 수 있다.
화학적으로-강화된 유리 시트의 탄성 계수 (modulus of elasticity)는 약 60 GPa 내지 85 GPa (예를 들어, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85 GPa)의 범위일 수 있다. 상기 유리 시트 및 폴리머 중간층의 탄성 계수는 최종 유리 적층체의 기계적 특성 (예를 들어, 편향 (deflection) 및 강도 (strength)) 및 음향 성능 (acoustic performance) (예를 들어, 전달 손실 (transmission loss)) 모두에 영향을 미칠 수 있다.
일례의 유리 시트 형성 방법은 융합 인발 및 슬롯 인발 공정을 포함하고, 이것은 플로트 공정뿐만 아니라, 다운-인발 공정의 예이다. 이들 방법들은 화학적으로-강화된 및 비-화학적으로-강화된 유리 시트 모두를 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 융합 인발 공정은 용융 유리 원료 물질을 수용하기 위한 채널을 갖는 인발 탱크 (drawing tank)를 사용한다. 상기 채널은 상기 채널의 양면 모두에 채널의 길이에 따라 상부에서 개방된 웨어 (weir)를 갖는다. 상기 채널이 용융 물질로 채워진 경우, 상기 용융 유리는 상기 웨어를 넘쳐 흐른다. 중력 때문에, 용융 유리는 상기 인발 탱크의 외부 표면 아래로 흐른다. 이들 외부 표면은 이들이 상기 인발 탱크 하부의 엣지에서 만나도록 하부 및 내부적으로 확장한다. 상기 둘의 흐르는 유리 표면은 단일 흐름 시트를 융합 및 형성하기 위해 상기 엣지에서 만난다. 상기 융합 인발 방법은, 상기 채널을 넘쳐 흐르는 두 개의 유리 필름이, 상기 최종 유리 시트의 외부 표면이 상기 장치의 어떤 부분과 접촉하지 않고, 서로 융합하기 때문에, 장점을 제공한다. 따라서, 상기 융합 인발 유리 시트의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향을 받지 않는다.
상기 슬롯 인발 방법은 융합 인발 방법과는 구별된다. 여기서 상기 용융된 원료 물질 유리는 인발 탱크에 제공된다. 상기 인발 탱크의 버텀은 상기 슬롯의 길이를 확장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 구비한다. 상기 용융 유리는 상기 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속적인 시트로서, 그리고 어닐링 영역으로 하향식으로 인발된다. 상기 슬롯 인발 공정은, 두 시트가 서로 융합되는 것이 아니라, 오직 단일 시트가 슬롯을 통해 인발되기 때문에, 상기 융합 인발 공정보다 더 얇은 시트를 제공할 수 있다.
다운-인발 공정은 상대적으로 원시적 표면을 소유하는 균일한 두께를 갖는 유리 시트를 생산한다. 상기 유리 표면의 강도가 표면 흠 (flaw)의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 원시적 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이러한 높은 강도 유리가 그 다음 화학적으로 강화된 경우, 상기 최종 강도는 랩되고 (lapped) 연마된 표면보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리는 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리는 비용이 드는 연삭 (grinding) 및 연마 없이 최종 적용에 사용될 수 있는 매우 평평하고 매끄러운 표면을 갖는다.
상기 플로트 유리 방법에 있어서, 매끄러운 표면 및 균일한 두께를 특징으로 하는 유리의 시트는 용융 금속, 통상적으로 주석의 베드 (bed) 상에 용융 유리를 플로팅시켜 만들어진다. 일례의 공정에 있어서, 상기 용융 주석 베드의 표면상에 공급된 용융된 유리는 플로팅 리본을 형성한다. 유리 리본이 주석 욕을 따라 흐름에 따라, 고체 유리 시트가 롤러 상에 주석으로부터 수송될 수 있을 때까지, 온도는 점진적으로 감소된다. 상기 욕을 벗어난 경우, 상기 유리 시트는 내부 응력을 감소시키기 위해 더욱 냉각 및 어닐링될 수 있다.
유리 시트들은 유리 적층체를 형성하는데 사용될 수 있다. 본 발명에 정의된 바와 같이, 하이브리드 유리 적층체는 외부-면의 화학적으로-강화된 유리 시트, 내부-면의 비-화학적으로-강화된 유리 시트, 및 상기 유리 시트들 사이에 형성된 폴리머 중간층을 포함한다. 상기 폴리머 중간층은 일체형 (monolithic) 폴리머 시트, 다층 폴리머 시트, 또는 복합 폴리머 시트를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 중간층은, 예를 들어, 가소화된 폴리(비닐 부티랄) 시트일 수 있다.
유리 적층체는 건축물에서 선택적인 투명 배리어 및 자동차 입구, 예를 들어, 자동차용 글레이징 (automotive glazings)을 제공하는데 적용될 수 있다. 유리 적층체는 다양한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 일례의 구현 예에 있어서, 상기 어셈블리는 제1 유리 시트에 놓는 단계, PVB 시트와 같은 폴리머 중간층을 오버레이하는 (overlaying) 단계, 제2 유리 시트에 놓는 단계, 및 그 다음 상기 유리 시트들의 엣지에 초과 PVB를 트리밍하는 (trimming) 단계를 포함한다. 태킹 단계 (tacking step)는 상기 계면으로부터 대부분의 공기를 제거하는 단계 및 부분적으로 상기 유리 시트에 PVB를 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 상승된 온도 및 압력에서 통상적으로 수행된, 마무리 단계는 상기 폴리머 중간층에 각 유리 시트의 일치 (mating)를 완성한다. 전술된 구현 예에 있어서, 상기 제1 시트는 화학적으로-강화된 유리 시트일 수 있고, 상기 제2 시트는 비-화학적으로-강화된 유리 시트 또는 반대일 수 있다.
PVB와 같은 열가소성 물질은 미리 형성된 폴리머 중간층으로서 적용될 수 있다. 특정한 구현 예에 있어서, 상기 열가소성 층은, 적어도 0.125 mm (예를 들어, 0.125, 0.25, 0.38, 0.5, 0.7, 0.76, 0.81, 1, 1.14, 1.19 또는 1.2 mm)의 두께를 갖는다. 상기 열가소성 층은 1.6 mm 이하의 두께 (예를 들어, 약 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1 또는 1.2 mm와 같은, 0.4 내지 1.2 mm)를 가질 수 있다. 상기 열가소성 층은 상기 유리의 두 개의 대립 주 면의 대부분, 바람직하게 실질적으로 모두를 피복할 수 있다. 이것은 또한 상기 유리의 엣지 면을 피복할 수 있다. 상기 열가소성 층과 접촉하는 유리 시트는 각각의 유리 시트에 열가소성 물질의 결합을 증진시키기 위해, 예를 들어, 연화점의 적어도 5℃ 또는 10℃ 이상과 같은, 열가소성의 연화점 이상으로 가열될 수 있다. 상기 가열은 압력하에서 상기 열가소성 층과 접촉하는 유리와 함께 실행될 수 있다.
선택된 상업적으로 이용가능한 폴리머 중간층 물질은 각 제품 샘플에 대한 유리 전이 온도 및 계수 (modulus)를 제공하는, 하기 표 1에 요약하였다. 유리 전이 온도 및 계수 데이터는 판매자 (vendor)로부터 이용가능한 기계적 데이터 시트로부터 또는 DSC 200 시차 주사 열량계 (Differential Scanning Calorimeter) (Seiko Instruments Corp., Japan)를 사용하여 또는 상기 유리 전이 및 계수 데이터 각각에 대한 ASTM D638 방법으로 결정된다. ISD 수지에 사용된 아크릴/실리콘 수지 물질의 추가적인 설명은 미국 특허 제5,624,763호에 개시되고, 음향 개질 PVB 수지의 설명은 일본 특허 제05138840호에 개시되며, 이들의 전체 내용은 본 발명에 참조로서 혼입된다.
일례의 폴리머 중간층 물질
외부층 물질 Tg (℃) 계수, psi (MPa)
　
EVA (STR Corp., Enfield, CT) -20 750-900 (5.2-6.2)
EMA (Exxon Chemical Co., Baytown, TX) -55 <4,500 (27.6)
EMAC (Chevron Corp., Orange, TX) -57 <5,000 (34.5)
가소화된 PVC (Geon Company, Avon Lake, OH) -45 <1500 (10.3)
가소화된 PVB (Solutia, St. Louis, MO) 0 <5000 (34.5)
폴리에틸렌, 메탈로센-촉매 (Exxon Chemical Co., Baytown, TX) -60 <11,000 (75.9)
폴리에틸렌 경화 (97 쇼어 A) 31 400
폴리우레탄 반-경화 (78 쇼어 A) -49 54
ISD 수지 (3M Corp., Minneapolis, MN) -20
음향 개질 PVB (Sekisui KKK, Osaka, Japan) 140
Uvekol A (액체 경화가능한 수지) (Cytec, Woodland Park, NJ) 　
하나 이상의 폴리머 중간층은 하이브리드 유리 적층체에 혼입될 수 있다. 다수의 내부층은 접착력 증진 (adhesion promotion), 음향 조절, UV 투과도 조절, 채색 (tinting), 착색 및/또는 IR 투과도 조절을 포함하는 상보적 또는 개별적 기능성을 제공할 수 있다.
상기 폴리머 중간층의 탄성 계수는 약 1 MPa 내지 75 MPa (예를 들어, 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 50 또는 75 MPa)의 범위일 수 있다. 1 Hz의 하중 속도에서, 표준 PVB 내부층의 탄성 계수는 약 15 MPa일 수 있고, 음향 등급 (acoustic grade) PVB 내부층의 탄성 계수는 약 2 MPa일 수 있다.
상기 적층 공정 동안, 상기 내부층은 상기 내부층을 연화시키기 위해 효과적인 온도로 통상적으로 가열되고, 이것은 상기 유리 시트의 각각 표면에 내부층의 등각 일치를 증진한다. PVB에 대하여, 적층 온도는 약 140℃일 수 있다. 내부층 물질 내에 이동 중합체 사슬은 접착력을 증진하는, 상기 유리 표면과의 결합을 발전시킨다. 상승된 온도는 또한 유리-중합체 계면으로부터 잔여 공기 및/또는 습기의 확산을 가속시킨다.
압력의 적용은 내부층 물질의 흐름을 증진하고, 그외에 상기 계면에 포획된 물 및 공기의 조합된 증기압에 의해 유도될 수 있는, 거품 형성을 억제한다. 거품 형성을 억제하는 것은 음향 소음의 감쇠, UV 및/또는 IR 광 투과도의 감소, 및/또는 창 입구의 미관상 외형의 향상을 포함하는, 이점이 되는 효과를 제공한다. 상기 형성된 적층체 뿐만 아니라, 개시된 유리 적층체를 포함하는 개별적 유리 시트는, 조성, 밀도, 두께, 표면 계측 (metrology), 뿐만 아니라, 광학, 소음-감쇠 및 내충격성과 같은 기계적 특성을 포함하는 다양한 특성을 포함하는 하나 이상의 속성을 특징으로 할 수 있다. 본 발명의 하이브리드 유리 적층체의 다양한 관점은 본 발명에 기재된다.
상기 하이브리드 유리 적층체는, 예를 들어, 창 또는 글레이징으로, 사용하기 위해 적용될 수 있고, 어떤 적절한 크기 및 치수로 형상화된다. 구현 예에 있어서, 상기 유리 적층체는 10 cm 내지 1 m 이상 (예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 또는 5 m) 독립적으로 변화하는 길이 및 폭을 갖는다. 독립적으로, 상기 유리 적층체는 0.1 ㎡ 초과, 예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 또는 25 ㎡ 초과의 면적을 가질 수 있다.
상기 유리 적층체는 어떤 적용을 위해 모양지거나 또는 실질적으로 평평할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 적층체는 방풍 또는 커버 플레이트로 사용하기 위해 구부러지거나 또는 모양진 부분으로 형성될 수 있다. 모양진 유리 적층체의 구조는 단순 또는 복잡할 수 있다. 어떤 구현 예에 있어서, 모양진 유리 적층체는 상기 유리 시트가 두 개의 독립적 방향에서 뚜렷한 곡률 반경 (radius of curvature)을 갖는 복잡한 곡률을 가질 수 있다. 이러한 모양진 유리 시트는, 따라서, "교차 곡률"을 갖는 것을 특징으로 하며, 여기서 상기 유리는 제공된 치수에 평형하게 축을 따라 곡선이 되고, 또한 상기 동일한 치수에 수직인 축을 따라 곡선이 된다. 예를 들어, 자동차 썬루프는, 통상적으로 약 0.5 m X 1.0 m로 측정되고, 보조 축 (minor axis)을 따라 2 내지 2.5m의 곡률 반경, 및 주축 (major axis)을 따라 4 내지 5 m의 곡률 반경을 갖는다.
특정한 구현 예에 따른 모양진 유리 적층체는 굽힘 인자 (bend factor)에 의해 한정될 수 있고, 여기서 제공 부분에 대한 상기 굽힘 인자는 상기 축의 길이에 의해 분리된 제공 축을 따른 곡률 반경과 동일하다. 따라서, 0.5 m 및 1.0 m의 각각 축을 따라 2m 및 4m의 곡률의 반경을 갖는 일례의 자동차용 썬루프에 대하여, 각 축을 따른 상기 굽힘 인자는 4이다. 모양진 유리 적층체는 2 내지 8 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8) 범위의 굽힘 인자를 가질 수 있다.
일례의 모양진 유리 적층체 (200)는 도 2에 예시되었다. 상기 모양진 적층체 (200)는 상기 적층체의 볼록 표면 (convex surface)에 형성된 외부 (화학적으로-강화된) 유리 시트 (110)를 포함하는 반면, 내부 (비-화학적으로-강화된) 유리 시트 (120)는 상기 적층체의 오목 표면 (concave surface)에 형성된다. 그러나, 예시되지 않은 구현 예의 볼록 표면이 비-화학적으로-강화된 유리 시트를 포함할 수 있는 반면, 대립 오목 표면은 화학적으로-강화된 유리 시트를 포함할 수 있는 것이 적절할 것이다.
유리 적층체를 굽히고 (bending) 및/또는 모양지게 (shaping)하는 방법은 중력 굽힘, 가압 굽힘, 및 이를 혼합하는 방법을 포함할 수 있다. 자동차용 방풍유리와 같은 곡선 모양으로 얇고, 평평한 유리 시트를 중력 굽힘하는 전통적인 방법에 있어서, 냉각, 전-절단된 단일 또는 다중 유리 시트들은 굽힘 설비 (bending fixture)의 단단하고, 미리-모양진, 외면 지지체 표면상에 위치된다. 상기 굽힘 설비는 금속 또는 내화성 (refractory) 물질을 사용하여 만들어질 수 있다. 일례의 방법에 있어서, 굴절형 (articulating) 굽힘 설비가 사용될 수 있다. 굽힘 전에, 상기 유리는 통상적으로 몇몇 접촉점에서만 지지된다. 상기 유리는, 외면 지지 표면에 순응하는 유리를 처지거나 (sag) 또는 구부정하도록 중력을 허용하여 상기 유리를 연화시키는, 유리 용해로 (lehr)에서 상승된 온도로 노출시켜, 통상적으로 가열된다. 그 다음, 실질적으로 전반적인 지지 표면은 일반적으로 상기 유리의 외면과 접촉하여야 할 것이다.
관련 기술은 단일 평평한 유리 시트가 상기 유리의 연화점에 실질적으로 상응하는 온도로 가열되는 가압 굽힘 (press bending)이다. 상기 가열된 시트는 그 다음 상보적인 형상화 표면을 갖는 수 (male) 및 암 (female) 몰드 부재 사이에 원하는 곡률로 가압되고 모양지게 된다. 상기 몰드 부재 형상화 표면은 상기 유리 시트와 맞물리도록 진공 또는 에어 젯트를 포함할 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 형상화 표면은 전체 상응하는 유리 표면과 실질적으로 접촉하도록 형상화될 수 있다. 선택적으로, 대립 형상화 표면의 하나 또는 모두는 분리된 영역 (discrete area)에 걸쳐 또는 분리된 접촉점 (discrete contact points)에서 각각의 유리 표면을 접촉할 수 있다. 예를 들어, 암 몰드 표면은 링-형상의 표면일 수 있다. 구현 예에 있어서, 중력 굽힘 및 가압 굽힘 기술의 조합은 사용될 수 있다.
상기 유리 적층체의 총 두께는 약 2 mm 내지 5 mm의 범위일 수 있고, 여기서 상기 외부 화학적으로-강화된 유리 시트는 1 mm 이하 (예를 들어, 예를 들어, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9 또는 1 mm과 같은, 0.5 내지 1 mm)의 두께를 가질 수 있다. 또한, 상기 내부 비-화학적으로-강화된 유리 시트는 2.5 mm 이하 (예를 들어, 1, 1.5, 2 또는 2.5 mm과 같은, 1 내지 2 mm)의 두께를 가질 수 있다. 구현 예에 있어서, 상기 유리 적층체에서 유리 시트의 총 두께는 3.5 mm 미만 (예를 들어, 3.5, 3, 2.5 또는 2.3 mm 미만)이다.
일례의 유리 적층체 구조는 하기 표 2에 예시되고, 여기서 약어 GG는 화학적으로-강화된 알루미노실리케이트 유리 시트를 의미하고, 용어 "유리"는 비-화학적으로-강화된 소다 라임 (SL) 유리 시트를 의미하며, PVB는, 선택적으로 음향 등급 PVB (A-PVB)일 수 있는, 폴리(비닐 부티랄)을 의미한다. 실시 예 1-6은 본 발명이고, 반면 실시 예 A 및 B는 비교 예이다.
일례의 유리 적층체 구조
샘플 구조
내부 시트 내부 층 외부 시트
1 1.5 mm SL 유리 0.76-0.81 mm PVB 0.7 mm GG
2 1.5 mm SL 유리 0.76-0.81 mm PVB 1.0 mm GG
3 1.5 mm SL 유리 0.38-0.4 mm PVB 0.7 mm GG
4 1.5 mm SL 유리 0.38-0.4 mm PVB 1.0 mm GG
5 1.6 mm SL 유리 0.76 mm PVB 0.7 mm GG
6 1.6 mm SL 유리 0.81 mm PVB 0.7 mm GG
7 1.6 mm SL 유리 1.14 mm PVB 0.7 mm GG
8 1.6 mm SL 유리 1.19 mm PVB 0.7 mm GG
9 1.6 mm SL 유리 0.38 mm PVB 0.5 mm GG
10 1.6 mm SL 유리 0.7 mm PVB 0.5 mm GG
11 2.1 mm SL 유리 0.76 mm PVB 0.7 mm GG
12 2.1 mm SL 유리 0.81 mm PVB 1.0 mm GG
A 1.0 mm GG 0.76-0.81 mm PVB 1.0 mm GG
B 1.5 mm SL 유리 0.76-0.81 mm PVB 1.5 mm SL 유리
출원인은 본 발명에 개시된 유리 적층체 구조가 우수한 내구성, 내충격성, 강인성 (toughness), 및 내스크래치성을 갖는 것을 보여준다. 기술분야의 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유리 시트 또는 적층체의 강도 및 기계적 충격 성능은 표면 및 내부 결함 (defect) 모두를 포함하는, 상기 유리에 결함에 의해 제한된다. 유리 적층체가 충격받은 경우, 상기 충격점은 압축 (compression)에 놓이는 반면, 충격받은 시트의 반대면 뿐만 아니라, 상기 충격점 주변의 링 또는 "루프"는, 장력에 놓인다. 통상적으로, 파손 (failure)의 기원은, 가장 높은 장력의 점에 또는 근처에 있는, 일반적으로 유리 표면상의, 흠에 있을 것이다. 이것은 반대 면 상에 일어날 수 있지만, 상기 링 내에서도 일어날 수 있다. 만약 상기 유리 내에 흠이 충격 사건 동안 장력에 놓인다면, 상기 흠은 진행할 것이고, 상기 유리는 통상적으로 파손될 것이다. 따라서, 높은 정도 및 깊이의 압축 응력 (층의 깊이)은 바람직하다.
화학적 강화 때문에, 본 발명의 하이브리드 유리 적층체에 사용된 화학적으로-강화된 유리 시트의 표면 하나 또는 모두는 압축하에 있다. 상기 유리의 근 표면 영역에서 압축 응력의 혼입은 유리 시트의 균열 진행 및 파손을 억제할 수 있다. 흠이 진행하고 파손이 일어나기 위해서는, 충격으로부터 인장 응력이 상기 흠의 선단에서 표면 압축 응력을 초과하여야만 한다. 구현 예에 있어서, 상기 화학적으로-강화된 유리 시트의 높은 압축 응력 및 높은 층의 깊이는 비-화학적으로-강화된 유리의 경우보다 더 얇은 유리의 사용이 가능하다.
하이브리드 유리 적층체의 경우에 있어서, 상기 적층체 구조는 더 두꺼운 일체형, 비-화학적으로-강화된 유리 또는 더 두꺼운, 비-화학적으로-강화된 유리 적층체보다 훨씬 더 기계적 손상에 대한 반응에서 파손 없이 편향되게 할 수 있다. 이러한 부가된 편향 (deflection)은 상기 적층체 내부층에 좀더 에너지를 전달할 수 있고, 이것은 상기 유리의 반대 면에 도달하는 에너지를 감소시킬 수 있다. 결론적으로, 본 발명에 개시된 하이브리드 유리 적층체는 유사한 두께의 일체형, 비-화학적으로-강화된 유리 또는 비-화학적으로-강화된 유리 적층체보다 더 높은 충격 에너지를 견딜 수 있다.
이들의 기계적 특성에 부가하여, 당업자에게 인식될 수 있는 바와 같이, 적층된 구조는 음향 파를 둔화시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 개시된 하이브리드 유리 적층체는 많은 글레이징 적용들을 위하여 요구된 기계적 특성을 또한 소유하는 더 얇은 (및 더 가벼운) 구조를 사용하는 동안 음향 전달 (transmission)을 극적으로 감소시킬 수 있다.
적층체 및 글레이징의 음향 성능은 글레이징 구조의 굴곡 진동 (flexural vibrations)에 의해 통상적으로 충격을 받는다. 이론에 제한되는 것을 원하지는 않지만, 사람의 음향 반응 피크는, 공기에서 약 0.1-1m 및 유리에서 1-10 m의 파장에 상응하는, 통상적으로 500 Hz 및 5000 Hz 사이이다. 0.01 m (<10 mm) 두께 미만의 글레이징 구조에 대하여, 전달은 상기 글레이징의 굴곡 진동에 대한 진동 및 음향 파의 결합을 통해 주로 발생한다. 적층된 글레이징 구조는 상기 폴리머 중간층 내에서 글레이징 굴곡 모드로부터 전단 변형 (shear strains)으로 에너지를 전환하도록 설계될 수 있다. 더 얇은 유리 시트를 사용하는 유리 적층체에 있어서, 더 얇은 유리의 더 많은 준수는, 차례로 내부층 상에 더 큰 전단 변형을 부여할 수 있는, 더 큰 진동 진폭을 허용한다. 대부분 점탄성 (viscoelastic) 폴리머 중간층 물질의 낮은 내전단성은 내부 층이 분자 사슬 슬라이딩 (sliding) 및 이완 (relaxation)의 영향 하에서 열로 전환될 높은 전단 변형을 통해 댐핑을 증진하는 것을 의미한다.
상기 유리 적층체 두께에 부가하여, 상기 적층체를 포함하는 상기 유리 시트의 성질은 소음 감쇠 특성에 또한 영향을 미칠 수 있다. 예를 들어, 화학적으로-강화된 및 비-화학적으로-강화된 유리 시트 사이에서와 같이, 이들은 상기 폴리머 층에서 더 높은 전단 변형에 기여하는 상기 유리-폴리머 중간층 계면에서 작지만 상당한 차이가 있을 수 있다. 또한, 이들의 명백한 조성적 차이에 부가하여, 알루미노실리케이트 유리 및 소다 라임 유리는, 다른 음향 반응을 결과할 수 있는, 계수, 푸아송의 비 (Poisson's ratio), 밀도, 등을 포함하는, 다른 물리적 및 기계적 특성을 갖는다.
실시 예
3- 또는 4-점 굽힘 시험과 같은, 종래의 축 강도 시험은 유리 및 세라믹 물질의 강도를 측정하기 위해 사용해왔다. 그러나, 상기 측정된 강도는 벌크 물질뿐만 아니라 엣지 효과에 의존하기 때문에, 축 강도 시험 결과의 해석은 간단하지 않을 수 있다.
다른 한편으로, 이축 휨 시험은 엣지-유도된 현상과 별개로 강도 평가를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 이축 휨 시험에 있어서, 유리 적층체는 이의 외연 근처에 셋 이상의 점 및 이의 중앙으로부터 등거리에서 지지되고, 상기 적층체는 그 다음 중앙 위치에 하중된다. 따라서, 최대 인장 응력의 위치는 적층체 표면의 중심에서 일어나고, 유리하게는, 상기 엣지 상태와 별개이다.
일례의 평면 하이브리드 유리 적층체는 표준화된 이축 휨 시험 (Annex 7/3에 설명된 바와 같은 ECE R43 머리모형)에 적용된다. 이하 더욱 설명된 바와 같이, 발명의 유리 적층체 (샘플 1)가 비-화학적으로-강화된 (소다-라임) 면상에 충격된 경우, 유리 시트 모두가 파열된다. 그러나, 상기 샘플 1 유리 적층체가 화학적으로-강화된 면상에 충격된 경우, 상기 비-화학적으로-강화된 유리 시트는 파열되지만, 화학적으로-강화된 유리 시트는 시험된 샘플의 50%에 손상되지 않고 유지된다.
하나의 시험에 있어서, 높은 하중 속도 충격은 내부 (비-화학적으로-강화된) 유리 시트 (120)에 대하여 향해진다. 반응에 있어서, 상기 내부 유리 시트 (120)의 내장 표면 (124) 및 외부 유리 시트 (110)의 외장 표면 (112) 모두는 장력에 놓인다. 상기 외장 표면 (112) 상에 인장 응력의 정도가 상기 내장 표면 (124)에서 인장 응력보다 더 크므로, 이러한 형상에 있어서, 상기 내장 표면 (124) 상에 좀더 온건한 인장 응력이 비-화학적으로-강화된 유리 시트 (120)을 파단하는데 충분한 반면, 상기 외장 표면 (112) 상에 상승된 인장 응력이 화학적으로-강화된 유리 시트 (110)을 파단하기 위해 충분하다. 유리 시트 파단에 따라, 상기 PVB 내부층은 변형되지만, 상기 유리 적층체를 통해 관통하는 머리모형 충격 장치는 유지된다. 이것은 ECE R43 머리모형 요구조건 하에서 만족한 반응이다.
관련된 시험에 있어서, 상기 충격은 외부 (화학적으로-강화된) 유리 시트 (110)에 대하여 향해진다. 반응에 있어서, 상기 외부 유리 시트 (110)의 내장 표면 (114)은 중간의 인장 응력을 체험하고, 상기 내부 유리 시트 (120)의 외장 표면 (122)는 더 높은 정도 응력을 체험한다. 이러한 형상에 있어서, 상기 내부, 비-화학적으로-강화된 유리 시트 (120)의 외장 표면 (122) 상에 상승된 응력은 상기 비-화학적으로-강화된 유리 시트를 파단으로 유발시킨다. 그러나, 상기 외부 유리 시트 (110)의 내장 표면 (114) 상 중간의 인장 응력은 화학적으로-강화된 유리의 근-표면 영역에서 이온-교환된 유도 압축 응력을 극복하는데 충분하지 않을 수 있다. 실험실 조건에 있어서, 높은 하중 속도 충격은 시험된 6분의 2 샘플에서 화학적으로-강화된 유리 시트 (110)의 파열을 결과한다. 나머지 네 개의 샘플에 있어서, 상기 비-화학적으로-강화된 유리 시트 (120)은 파단되지만, 상기 화학적으로-강화된 유리 시트 (110)는 온전하게 유지된다. 본 발명의 샘플 모두는 ECE R43 머리모형 요구조건에 의해 설명된 바와 같은 비-바람막이 유리에 대한 충격 요구조건을 초과한다.
비교 샘플 A 및 B는 또한 이축 휨 시험에 적용된다. 1mm 화학적으로-강화된 유리 시트/0.76 m 표준 PVB/1 mm 화학적으로-강화된 유리 시트 대칭 구조를 포함하는, 비교 샘플 A는 파열이 없는 것으로 나타나고, 따라서 상기 유리 적층체가 파손되어야하는 ECE R43 요구조건을 실패한다.
비교 샘플 B는 1.5 mm 소다-라임 유리 시트/0.76 mm 표준 PVB/1.5 mm 소다-라임 유리 시트 대칭 구조를 포함한다. 유리 시트 모두는 이축 휨 시험의 결과로서 파단되고, 따라서 비교 샘플 B는 ECE R43 표준 (Annex 7/3)을 통과한다. 그러나, 상기 비교 샘플 B 유리 적층체에서 유리 시트 모두는 시트가 받는 충격과 무관하게 파단되고, 따라서 시험 동안에 상기 머리모형의 리코일 (recoil) (즉, 반동 (bounce))이, 상기 비교 구조가 본 발명의 실시 예 만큼 효과적으로 에너지를 분산시키지 못한다는 것을 암시하는, 샘플 1보다 비교 샘플 B에 대해 더 크다는 것이 주목되므로, 하이브리드 적층체에서 인지되는 외부 충격에 대한 강한 기계적 저항을 제공하는 것을 실패한다.
상기 머리 손상 기준 (head injury criterion) (HIC)은 유리 적층체의 안정성을 평가하기 위해 사용될 수 있는 종래의 측정기준이다. 상기 HIC 값은 충격의 결과로서 손상을 유지하는 가능성에 연관될 수 있는, 치수가 없는 양이다. 내부 충격 사건에 대하여, 더 낮은 HIC 값이 바람직하다.
일례의 평면 하이브리드 유리 적층체에 대하여, 1.6 mm SL / 0.8mm A-PVB / 0.7 mm GG 스택 (stack)의 비-화학적으로-강화된 면상에 충격에 대한 평균 HIC 값은 175인 반면, 0.7 mm GG / 0.8 mm A-PVB / 1.6 mm SL 스택의 화학적으로-강화된 면상에 충격에 대한 평균 HIC 값은 381이다. 자동차용 글레이징 적용에 대하여, 화학적으로-강화된 (외장) 면상에 충격에 대한 평균 HIC 값은 비-화학적으로-강화된 면상에 충격에 대한 평균 HIC보다 더 큰 것이 유리하다. 예를 들어, 화학적으로-강화된 면 HIC 값은 비-화학적으로-강화된 면 값보다 적어도 50 (예를 들어, 적어도 50, 100, 150 또는 200)이도록, 상기 화학적으로-강화된 면 HIC 값은 400 이상 (예를 들어, 400, 450 또는 500 이상)일 수 있고, 비-화학적으로-강화된 면 HIC 값은 400 이하 (예를 들어, 400, 350, 300, 250, 200, 150 또는 100 이하)일 수 있다.
본 발명에 사용된 바와 같은, 상기 용어들의 "단수" 또는 "복수"는 특별히 구분없이 사용하며, 비록 "단수"일지라도, 특별한 언급이 없는 한, 적어도 하나 또는 하나 이상을 의미한다. 따라서, 예를 들어, "금속"은 특별한 언급이 없는 한, 둘 이상의 "금속들"을 갖는 일례를 포함한다.
범위는 "약" 하나의 특정 값으로부터, 및/또는 "약" 또 다른 특정 값까지로 본 발명에서 표시될 수 있다. 이러한 범위로 표시된 경우, 일례는 하나의 특정 값으로부터 및/또는 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이, 앞선 "약"의 사용에 의해, 대략으로 표시된 경우, 이것은 특정 값이 다른 관점을 형성하는 것으로 이해될 것이다. 상기 범위의 각 말단점이 다른 말단점과 연관, 및 다른 말단점과 별개로 모두 의미 있는 것으로 더욱 이해될 것이다.
만약 별도의 언급이 없다면, 본 발명에 설명된 어떤 방법은 이의 단계들이 특정 순서로 수행되는 것을 요구하는 것으로 해석되는 것을 의도하지 않는다. 따라서, 방법 청구항이 이의 단계들에 의해 수반되는 순서를 실제 열거하지 않거나, 또는 상기 단계들이 특정 순서로 제한되는 것으로 청구항 또는 상세한 설명에 특별하게 언급되지 않는 경우, 어떤 특정한 순서가 추론되는 것으로 의도되지 않는다.
본 발명에서 열거는 특정한 방법에서 기능하도록 "형상화된" 또는 "적응된" 본 발명의 구성요소를 의미한다. 이러한 관점에서, 이러한 구성요소는 특정한 특성, 또는 특정한 방식에서 기능을 구체화하기 위해 "형상화되거나" 또는 "적응되며", 여기서 이러한 열거는 의도된 용도의 열거에 대립하는 구조적 열거이다. 좀더 구체적으로는, 구성요소가 "형상화되거나" 또는 "적응되는" 방식으로 본 발명에서 참조는 상기 구성요소의 현재의 물리적 상태를 표시하며, 그 자체로, 상기 구성요소의 구조적 특징의 명백한 열거로서 취해지는 것이다.
다양한 변형 및 변화가 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명에서 만들어질 수 있음은 기술분야의 당업자에 명백할 것이다. 본 발명의 사상 및 물질을 혼입하는 상기 개시된 구현 예의 변형 조합, 준-조합 및 변화는 당업자에 의해 일어날 수 있기 때문에, 본 발명은 첨부된 청구항의 범주 및 이들의 균등물 내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
100, 200: 유리 적층체 110: 외부 유리 시트
112: 외장 표면 114: 내장 표면
120: 내부 유리 시트 122: 외장 표면
124: 내장 표면 130: 폴리머 중간층

Claims (17)

  1. 외부 유리 시트, 내부 유리 시트, 및 상기 외부 유리 시트 및 내부 유리 시트 사이에 형성된 폴리머 중간층을 포함하며, 여기서
    상기 외부 유리 시트는 1 mm 이하의 두께를 갖는 화학적으로-강화된 유리 시트를 포함하고;
    상기 폴리머 중간층은 1.6 mm 이하의 두께를 가지며;
    상기 내부 유리 시트는 2.5 mm 이하의 두께를 갖는 비-화학적으로-강화된 유리 시트를 포함하는 유리 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 유리 시트는 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 약 5 wt.%가 되도록 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 포함하는 유리 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 유리 시트는 적어도 약 6 wt.%의 산화 알루미늄을 포함하는 유리 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 유리 시트는 약 0.5 내지 0.7 mm 사이의 두께를 갖는 유리 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 중간층은 단일 폴리머 시트, 다층 폴리머 시트, 또는 복합 폴리머 시트를 포함하는 유리 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 중간층은 음향 등급 폴리(비닐 부티랄)을 포함하는 유리 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 중간층은 약 0.4 to 1.2 mm 사이의 두께를 갖는 유리 적층체.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 유리 시트는 소다-라임 유리를 포함하는 유리 적층체.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 유리 시트는 열 강화된 유리를 포함하는 유리 적층체.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 내부 유리 시트는 약 1.5 mm의 두께를 갖는 유리 적층체.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트의 총 두께는 3 mm 미만인 유리 적층체.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트의 총 두께는 2.5 mm 미만인 유리 적층체.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트의 총 두께는 약 2.2 mm인 유리 적층체.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 1 ㎡을 초과하는 면적을 갖는 유리 적층체.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 적어도 2 m의 곡률 반경을 갖는 유리 적층체.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 외부 유리 시트에 대한 충격에 대한 머리부 손상 지수 (HIC) 값은 상기 내부 유리 시트에 대한 충격에 대한 머리부 손상 지수 (HIC) 값보다 큰 유리 적층체.
  17. 청구항 1에 따른 유리 적층체를 포함하는 자동차용 글레이징.
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