KR20160067153A - 개선된 에지 강도를 갖는 유리 적층 구조 - Google Patents

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KR20160067153A
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고든 찰스 브라운
토마스 마이클 클리어리
윌리엄 케이스 피셔
마크 스테판 프리스케
폴 조지 릭컬
후안-헝 셍
폴 존 셔스탁
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코닝 인코포레이티드
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Abstract

제1 유리층, 제2 유리층, 및 상기 제1 및 제2 유리층 중간에 있는 적어도 하나의 고분자 중간층을 갖는 적층 구조. 상기 고분자 중간층은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성률은 제1 탄성률을 초과할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 영역은 상기 고분자 중간층의 중심 영역일 수 있고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 상기 고분자 중간층의 주변 영역일 수 있다.

Description

개선된 에지 강도를 갖는 유리 적층 구조 {GLASS LAMINATE STRUCTURES HAVING IMPROVED EDGE STRENGTH}
본 출원은 2013년 10월 7일자에 출원된 미국 특허출원 제61/887,646호의 우선권을 주장하며, 이의 전체적인 내용은 참조로서 여기에 혼입된다.
본 개시의 구체 예는 일반적으로 하나 이상의 화학적으로-강화된 유리 패널을 포함하는 유리 적층 구조에 관한 것이다.
유리 적층은 자동차, 철도차량, 기관차 및 비행기를 포함하는, 차량 또는 수송 적용들 및 건물에서 창 및 글레이징 (glazing)으로 사용될 수 있다. 유리 적층은 또한 난간 및 계단에서 유리 패널 (glass panels) 및 벽, 기둥, 엘리베이터 차체, 주방 용품 및 다른 적용을 위한 장식용 패널 또는 외장재로 사용될 수 있다. 여기서 사용된 바와 같은, 글레이징 또는 적층 유리 구조는 창, 패널, 벽, 엔클로저 (enclosure), 표지판 또는 기타 구조의 투명, 세미-투명, 반투명 또는 불투명 부분일 수 있다. 건축물 및/또는 차량 적용에서 사용된 글레이징의 보통 타입은 투명하고 색조가 있는 적층 유리 구조를 포함한다.
종래의 자동차 글레이징 구조는 폴리비닐 부티랄 (PVB) 중간층을 갖는 두 겹의 2㎜ 소다 라임 유리를 포함한다. 이 적층 구조는, 자동차 및 다른 적용을 위한 충분한 내충격성 및 저비용을 포함하는, 어떤 장점을 갖는다. 그러나, 이들의 제한된 내충격성 및 더 무거운 중량 때문에, 상기 적층은, 도로 잔해, 공공기물 파손자 및 다른 물체의 충격에 의해 부딪친 경우, 더 높은 파괴 가능성뿐만 아니라 각각의 차량을 위한 더 낮은 연료 효율을 포함하는, 열악한 성능 특징을 나타낸다.
(상기 자동차 적용과 같은) 강도가 중요한 적용에서, 종래의 유리의 강도는, 코팅, 열 템퍼링 (thermal tempering), 및 화학적 강화 (이온 교환)을 포함하는, 몇 가지 방법에 의해 향상될 수 있다. 열 템퍼링은 두꺼운, 단일체 (monolithic) 유리 시트를 갖는 이러한 적용에서 전통적으로 사용되고, 통상적으로 전체 유리 두께의 20 내지 25%인, 유리 표면을 통해 두꺼운 압축 층을 생성하는 장점을 갖는다. 압축 응력의 정도는, 그러나, 통상적으로 100MPa 미만으로, 상대적으로 낮다. 더욱이, 열 템퍼링은 상대적으로 얇은 유리, 예를 들어, 약 2㎜ 미만에 대해 점점 더 비효과적이다.
자동차 글레이징 적층을 위한 파손 모드 (failure mode)는 제작, 해상 운송, 설치 및 또한 사용 동안 굴곡 (flexure)에 기인하여 에지 (edges)로부터 파열될 수 있다. 파열을 개시하는데 요구된 하중이 일반적으로 두께 제곱의 함수이기 때문에, 종래의 글레이징 적층은 적층 구조에서 상대적으로 두꺼운 유리 조각, 예를 들어, 각 유리 시크에 대해 대략 1.6㎜ 내지 2.0㎜인 유리 조각을 사용하는 것으로 일반적으로 제한된다.
그러나, 우수한 특성, 예를 들어, 경량, 고강도, 등을 가지며, 종래의 유리 적층 구조보다 개선된 에지 강도 성능을 갖는 더 얇고 더 가벼운 유리 적층 구조를 제공하는 것은 산업적으로 필요하다.
여기에 개시된 구체 예는 일반적으로 이온 교환 유리, 예를 들어, 중간 압축 응력, 높은 깊이의 압축 층 및/또는 바람직한 중심 인장의 특징을 갖는 유리를 생산하기 위한 방법에 관한 것이다. 부가적인 구체 예는 적층되고 템퍼링된 유리를 갖는 자동차용 글레이징 또는 적층을 제공한다.
여기에 개시된 유리 적층 구조는 하나 이상의 화학적으로-강화된 유리 패널을 포함하도록 구성될 수 있다. 본 개시의 몇몇 구체 예는 화학적으로-강화된 외부 유리 패널 및 화학적으로-강화되지 않은 내부 유리 패널을 포함한다. 본 개시의 다른 구체 예는 화학적으로-강화된 내부 유리 패널 및 화학적으로-강화되지 않은 외부 유리 패널을 포함한다. 본 개시의 또 다른 구체 예는 화학적으로-강화된 외부 및 내부 유리 패널을 포함할 수 있다. 물론, 몇몇 구체 예는 화학적으로-강화되지 않은 외부 및 내부 유리 패널을 포함할 수 있다. 여기에 정의된 바와 같이, 유리 적층이 사용되는 경우, 외부 유리 시트는 환경과 접촉하거나 또는 가장 근접하는 반면, 내부 유리 시트는 유리 적층 구조를 혼입한 차량 (예를 들어, 자동차) 또는 구조의 내부 (예를 들어, 선실 (cabin))과 접촉하거나 또는 가장 근접할 것이다. 몇몇 구체 예는 국부적인 기능 (function of local)이 유리 적층 구조의 둘레 주위에서의 효과적인 적층 모듈러스 (modulus)에서 증가함에 따라 높은 굴곡 강도를 갖는 유리 적층 구조를 제공한다.
몇몇 구체 예에서, 제공된 적층 구조 제1 유리층, 제2 유리층, 및 상기 제1 및 제2 유리층 중간에 있는 적어도 하나의 고분자 중간층을 갖는다. 상기 고분자 중간층은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다.
전술한 배경기술 및 하기 상세한 설명 모두는 본 개시의 구체 예를 제공하고, 청구된 주제의 본질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하도록 의도된 것으로 이해될 것이다. 수반되는 도면은 본 구체 예들의 또 다른 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서의 일부를 구성하고 혼입된다. 도면은 여기에 기재된 다양한 구체 예를 예시하고, 상세한 설명과 함께 청구된 주제의 원리 및 작동을 설명하기 위해 제공된다.
예시의 목적을 위하여, 도면에 나타낸 형태는 현재 바람직한 것이다, 그러나, 여기서 개시되고 논의된 구체 예는 도시된 수단 및 정확한 배열에 제한되지 않는 것으로 이해될 것이다.
도 1은 본 개시의 몇몇 구체 예에 따른 유리 적층 구조를 예시하는 단면도이다.
도 2는 도 1에 도시된 구체 예의 평면도이다.
도 3은 본 개시의 또 다른 구체 예에 따른 대표적인 굽은 유리 적층 구조의 개략도이다.
도 4는 본 개시의 부가적인 구체 예의 사시도이다.
도 5a 및 5b는 본 개시의 구체 예를 갖는 실험의 전 및 후 실례 (illustrations)를 제공한다.
도 6은 본 개시의 몇 가지 구체 예의 3점 굽힘 실험에 대한 파손의 상자 그림 (box plot)이다.
도 7은 적층 구조의 4점 굽힘 시험의 개략적인 실례이다.
도 8은 다양한 하중에서 구체 예의 3-점 급힘 시험의 웨이블 플롯 (Weibull plot)이다.
도 9는 본 개시의 몇 가지 구체 예의 4점 굽힘 실험을 위한 파손 하중의 상자 그림이다.
도 10은 본 개시의 몇 가지 구체 예의 4점 굽힘 실험을 위한 파손 하중의 상자 그림이다.
도 11은 도 10에 도시된 구체 예의 4-점 굽힘 파손 하중 플롯이다.
하기 상세한 설명에서, 동일한 참조 부호는 도면들에 도시된 몇 가지 도들 도처에서 동일하거나 또는 상응하는 부분을 지명한다. 또한, 별도의 언급이 없는 한, "상부", "하부", "외부", "내부", 및 이와 유사한 것과 같은 용어는 편의의 단어이지 제한 용어로 해석되지 않는 것으로 이해된다. 부가적으로, 군 (group)이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나를 포함하는 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 이들 요소의 어떤 수를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 이루어질 수 있다.
유사하게, 군이 요소의 군 및 이들의 조합 중 적어도 하나로 이루어진 것으로 기재된 경우, 상기 군은 개별적으로 또는 서로 조합하여 인용된 이들 요소의 어떤 수로 이루어질 수 있다. 별도의 언급이 없는 한, 인용된 경우, 값의 범위는, 상기 범위의 상한 및 하한값들 모두 포함한다. 여기에 사용된 바와 같은, "단수" 및 "복수"는 특별히 구분없이 사용되며, 별도의 언급이 없는 한, "단수" 및 "복수" 모두 "적어도 하나" 또는 "하나 이상"을 의미한다.
본 개시의 하기 상세한 설명은 이의 가능한 교시 및 이의 최선의, 최근-알려진 구체 예로서 제공된다. 기술분야의 당업자는 많은 변화가 본 개시의 이로운 결과를 여전히 얻으면서 여기에 기재된 구체 예에 대해 만들어질 수 있음을 인지할 것이다. 또한, 본 개시의 원하는 이점 중 몇몇은 다른 특색을 활용하지 않고 본 개시의 특색 중 몇몇을 선택하여 얻어질 수 있음은 명백할 것이다. 따라서, 기술분야의 당업자는 본 개시의 많은 변형 및 개조가 어떤 상황에서 가능하고 바람직할 수도 있으며, 본 개시의 일부인 것을 인지할 것이다. 따라서, 하기 상세한 설명은 본 개시의 원리를 제한하지 않는 예시로서 제공된다.
기술분야의 당업자는 여기에 기재된 대표적인 구체 예에 대하여 많은 변형이 본 개시의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 가능하다는 것을 인지할 것이다. 따라서, 본 설명은 제공된 실시 예들에 제한되는 것으로 의도되지 않고 해석되지 않으며, 첨부된 청구항 및 이의 균등물에 의해 제공된 전체 폭의 보호가 인정되어야 한다. 부가적으로, 본 개시의 특색 중 몇몇을 사용하는 것은 다른 특색의 상응하는 사용 없이 가능하다. 따라서, 대표적이거나 또는 예시적인 구체 예의 설명은 본 개시의 원리를 제한 없이 예시하는 목적을 위해 제공되고, 그것에 대한 변형 및 이의 치환을 포함할 수 있다.
본 개시의 구체 예는 일반적으로 하나 이상의 화학적으로-강화된 유리 패널을 포함하는 유리 적층 구조에 관한 것이다. 본 개시의 몇몇 구체 예는 화학적으로-강화된 외부 유리 패널 및 화학적으로-강화되지 않은 내부 유리 패널을 포함한다. 본 개시의 다른 구체 예는 화학적으로-강화된 내부 유리 패널 및 화학적으로-강화되지 않은 외부 유리 패널을 포함한다. 본 개시의 또 다른 구체 예는 화학적으로-강화된 외부 및 내부 유리 패널을 포함할 수 있다. 물론, 몇몇 구체 예는 화학적으로-강화되지 않은 외부 및 내부 유리 패널을 포함할 수 있다. 여기에 정의된 바와 같이, 유리 적층이 사용되는 경우, 외부 유리 시트는 환경과 접촉하거나 또는 가장 근접하는 반면, 내부 유리 시트는 유리 적층 구조를 혼입한 차량 (예를 들어, 자동차) 또는 구조의 내부 (예를 들어, 선실)과 접촉하거나 또는 가장 근접할 것이다. 여기에 기재된 바와 같은 대표적인 구체 예는 국부적인 기능이 유리 적층 구조의 둘레 주위에서의 효과적인 적층 모듈러스에서 증가함에 따라 높은 굴곡 강도를 갖는 유리 적층 구조를 제공한다.
유리 적층에 대한 종래의 이용 가능한 필름은 통상적으로 유리 적층 구조에 유리 패널들 사이에서 갭을 채우고, 각각의 적층 공정 동안 결합을 확고히 하기 위해 고온에서 연화되고 유동하는 열가소성 물질이다. 비용을 최소화하고, 적층 공정을 용이하게 하기 위해, 이들 필름은 통상적으로 유리 패널의 결합을 보조하도록 적당한 유동을 위해 약 100℃ 내지 150℃에서 적층되는 것으로 설계된다. 상기 열가소성 물질의 연화 및 전단은, 그러나, 응력 하에서 훨씬 더 낮은 온도에서 발생할 수 있고, 이에 의해 각각의 유리 적층 구조의 형상 변형을 결과한다. 전술된 바와 같이, 종래의 유리 적층 구조는 유리 적층 구조에 기계적 강도를 제공하기 위해, 예를 들어, 중량으로부터 적층 구조의 굽힘을 방지하거나 또는 결합 필름이 더 높은 온도에서 전단될 수 있는 경우조차도 응력을 완화시키기 위해 약 1.6㎜를 초과하는 두께의 소다 라임 유리를 사용한다. 이러한 종래의 두꺼운 유리는 종래의 적층 구조에 대해 강직성 (rigidity)을 제공할 수 있다; 그러나, 얇고 유연한 유리 시트 또는 패널이 활용된 경우, 상기 적층 구조는 통상적으로 필요한 강직성이 부족하고, 어떤 온도하에서 변형될 수 있다. 얇은 유리 적층 구조가 변형된 경우, 상기 유리 및 결합 필름은 일반적으로 이동하거나 또는 슬라이드되어 최종 형상을 나타낸다. 본 개시의 구체 예는, 그러나, 상기 구조의 경계를 고정시키기 위해 굴곡을 사용하는 것과 유사하게 이의 강직성을 증가시켜 얇은 유리 적층 구조의 움직임을 제한한다. 이를 위해, 대표적인 구체 예는 유리 적층 구조의 경계 주위에 단단한 결합 물질을 활용한다. 이러한 물질은 높은 접착력으로 함께 각각의 유리 적층 구조에서 얇은 유리 시트를 접착시킬 수 있고, 더 높은 온도에서 안정하고 단단하게 유지될 수 있다. 비-제한 물질은 더 높은 온도에서 덜 연화되는 열경화성 플라스틱을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 열경화성 물질은 경화 전에 일반적으로 액체 또는 가단성이고, 접착제로 사용될 수 있으며 및/또는 이들의 최종 형태로 형성되도록 설계될 수 있다. 열경화성 물질은 또한 경화에 의해 불용융성, 불용해성 중합체 네트워크로 비가역적으로 변화될 수 있고, 이에 의해 상기 열경화성 물질은 더 높은 온도에서 단단하게 유지되는 단단한 고체 물질이 된다. 대표적인 구체 예는 또한, 적층 구조에서 유리 시트가 서로 멀리 이동하는 것을 효과적으로 방지하여 따라서 상기 구조의 강직성을 증가시키는, 유리 적층 구조에서 중간층의 일부에 고 모듈러스 열경화성 물질을 활용할 수 있다.
본 개시의 구체 예에 사용된 적절한 유리 시트는 전- 또는 후-이온 교환 공정에 의해 화학적으로-강화되거나 또는 강화될 수 있다. 이 공정에서, 통상적으로 미리결정된 시간 동안 용융염 욕조에 유리 시트의 침지에 의해, 유리 시트의 표면에 또는 근처에 이온은 염 욕조로부터 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 하나의 구체 예에서, 용융염 욕조의 온도는 약 430℃이고, 미리결정된 시간은 약 8시간이다. 상기 유리에 더 큰 이온의 혼입은 근 표적 영역 (near surface region)에서 압축 응력을 생성시켜 시트를 강화시킨다. 상응하는 인장 응력은 압축 응력과 균형을 이루기 위해 유리의 중심 영역 내에서 유도될 수 있다.
유리 시트 또는 유리 적층을 형성하는데 적절한 대표적인 이온-교환 가능한 유리는, 비록 다른 유리 조성물이 고려될지라도, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리일 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은, "이온 교환 가능한"은 유리가 크기에서 더 크거나 또는 더 작은 동일한 원자가의 양이온으로 유리 표면에서 또는 유리 표면 근처에 위치된 양이온을 교환할 수 있다는 것을 의미한다. 하나의 대표적인 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O를 포함하고, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 구현 예에서, 상기 유리 시트는 적어도 6 wt.% 산화알루미늄을 포함한다. 또 다른 구현 예에서, 유리 시트는 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 5 wt.%가 되도록, 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 포함한다. 적절한 유리 조성물은, 몇몇 구현 예에서, K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 더욱 포함한다. 특정 구현 예에서, 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 적층을 형성하는데 적절한 또 다른 대표적인 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; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다. 또 다른 대표적인 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; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3를 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
특정 구현 예에서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구현 예에서, 50 mol.% 초과의 SiO2, 다른 구현 예에서 적어도 58 mol.%의 SiO2, 및 또 다른 구현 예에서, 적어도 60 mol.%의 SiO2를 포함하고, 여기서 비는
Figure pct00001
이며, 여기서 상기 성분의 비는 mol.%로 표시되고, 개질제는 알칼리 금속 산화물이다. 상기 유리는, 특정 구현 예에서, 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지며, 여기서 비는
Figure pct00002
이다.
또 다른 구현 예에서, 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.% CaO를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어진다. 또 다른 구현 예에서, 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; 50ppm 미만의 As2O3; 및 50ppm 미만의 Sb2O3; 여기서 12 mol.% ≤ Li2O + Na2O + K2O ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol.%를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어진다. 또 다른 구현 예에서, 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.% CaO를 포함하거나, 필수적으로 이루어지거나 또는 이루어지고, 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.
대표적인 화학적으로-강화된 유리뿐만 아니라 화학적으로-강화되지 않은 유리는, 몇몇 구체 예에서, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2를 포함하는 군으로부터 선택된 0-2 mol.%의 적어도 하나의 청징제와 함께 배치 (batched)될 수 있다. 하나의 대표적인 구체 예에서, 대표적인 화학적으로-강화된 유리에서 나트륨 이온은, 비록 루비듐 또는 세슘과 같은, 더 큰 원자 반경을 갖는 다른 알칼리 금속 이온이 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있을지라도, 용융 욕조로부터 칼륨 이온에 의해 대체될 수 있다. 특정 구체 예에 따르면, 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온에 의해 대체될 수 있다. 유사하게, 황산염, 할라이드, 및 이와 유사한 것과 같은, 그러나 이에 제한되지 않는, 다른 알칼리 금속염은 이온 교환 공정에서 사용될 수 있다. 유리 네트워크가 완화될 수 있는 그 아래의 온도에서 더 큰 이온에 의한 더 작은 이온의 대체는 유리 시트의 표면을 가로지르는 이온의 분포를 생산하여 응력 프로파일을 결과한다. 유입 이온의 더 큰 부피는 표면상에 압축 응력 (CS) 및 유리의 중심영역에서 인장 (중심 인장, 또는 CT)을 생산한다. 상기 압축 응력은 하기 수학식에 의해 중심인장과 관련된다:
Figure pct00003
여기서 t는 유리 시트의 총 두께이고, DOL은 또한 압축 층의 깊이로 언급되는, 교환의 깊이이다.
다양한 구체 예에 따르면, 이온-교환된 유리를 포함하는 유리 시트 및/또는 유리 적층 구조는 낮은 중량, 높은 내충격성, 및 개선된 소음 감쇠를 포함하는, 다수의 바람직한 특성을 보유할 수 있다. 하나의 구체 예에서, 화학적으로-강화된 유리 시트는 적어도 250MPa, 예를 들어, 적어도 250, 300, 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750 또는 800MPa의 표면 압축 응력, 적어도 약 20㎛ (예를 들어, 적어도 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50㎛)의 층의 깊이 및/또는 40MPa 초과 (예를 들어, 40, 45, 또는 50MPa 초과)하지만 100MPa 미만 (예를 들어, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 또는 55MPa 미만)의 중심 인장을 가질 수 있다. 화학적으로-강화된 유리 시트의 탄성률은 약 60GPa 내지 85GPa의 범위 (예를 들어, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85GPa)일 수 있다. 상기 유리 시트 및 고분자 중간층의 탄성률은 최종 유리 적층의 기계적 특성 (예를 들어, 휨 및 강도) 및 음향 성능 (예를 들어, 전송 손실) 모두에 영향을 미칠 수 있다.
대표적인 유리 시트 형성 방법은, 다운-인발 공정뿐만 아니라, 플로우트 공정의 각 예들인, 퓨전 인발 및 슬롯 인발 공정을 포함한다. 이 방법은 화학적으로-강화된 유리 시트 및 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트 모두를 형성하는데 사용될 수 있다. 상기 퓨전 인발 공정은 일반적으로 용융 유리 원료를 받아들이는 채널을 갖는 인발 탱크를 사용한다. 상기 채널은 채널의 양 측면 상에서 채널의 길이에 따라 상부가 개방된 웨어 (weir)를 갖는다. 상기 채널이 용융 물질로 채워진 경우, 상기 용융 유리는 상기 웨어를 넘쳐 흐른다. 중력에 기인하여, 상기 용융 유리는 인발 탱크의 외부 표면을 따라 아래로 흐른다. 상기 외부 표면은 하향 및 내부 쪽으로 연장되어 이들이 인발 탱크 아래의 에지에서 합쳐진다. 두 개의 흐르는 유리 표면은 상기 에지에서 합쳐저 단일 흐름 시트를 융합하고 형성한다. 상기 퓨전 인발 방법은, 상기 채널을 넘쳐 흐르는 두 개의 유리 필름이 서로 융합하기 때문에, 최종 유리 시트의 외부 표면이 장치의 어떤 부분과 접촉을 일으키지 않는 장점을 제공한다. 따라서, 상기 퓨전 인발 유리 시트의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향을 받지 못한다.
상기 슬롯 인발 방법은 퓨전 인발 방법과 구분된다. 여기서 용융 원료 유리는 인발 탱크에 제공된다. 상기 인발 탱크의 버텀은 슬롯의 길이를 연장하는 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 상기 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속 시트로서 어닐링 영역 (annealing region)으로 하향으로 인발된다. 상기 슬롯 인발 공정은, 두 시트가 함께 융합되는 것이 아니라, 단일 시트가 슬롯을 통해 인발되기 때문에, 상기 퓨전 인발 공정보다 더 얇은 시트를 제공할 수 있다.
다운-일발 공정은 상대적으로 원래 그대로의 표면을 보유하는 균일한 두께를 갖는 유리 시트를 생산한다. 상기 유리 표면의 강도가 표면 흠의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 갖는 원래 그대로의 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 이 고강도 유리가 그 다음 화학적으로 강화된 경우, 최종 강도는 랩되고 (lapped) 연마된 표면의 강도보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리는 약 2㎜ 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리는 고가의 그라인딩 및 연마 없이 이의 최종 적용에서 사용될 수 있는, 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
상기 플로우트 유리 방법에서, 매끄러운 표면 및 균일한 두께를 특징으로 할 수 있는 유리의 시트는 용융 금속, 통상적으로 주석의 층 (bed) 상에 용융 유리를 플로우팅시켜 만든다. 대표적인 공정에서, 용융 주석 층의 표면상으로 공급된 용융 유리는 플로우팅 리본 (floating ribbon)을 형성한다. 상기 유리 리본은 주석 욕조를 따라 흐름에 따라, 온도는, 고체 유리 시트가 상기 주석으로부터 롤러 위로 들어올릴 수 있을 때까지, 점진적으로 감소된다. 상기 욕조에서 떨어질 때, 상기 유리 시트는 더욱 냉각되고 어닐링될 수 있어, 내부 응력을 감소시킨다.
전술된 바와 같이, 대표적인 유리 시트는 유리 적층 또는 유리 적층 구조를 형성하는데 사용될 수 있다. 여기에 사용된 바와 같은 용어 "얇은"은 약 1.5㎜까지, 약 1.0㎜까지, 약 0.7㎜까지, 또는 약 0.5㎜ 내지 약 1.0㎜의 범위, 또는 약 0.5㎜ 내지 약 0.7㎜ 범위의 두께를 의미한다. 용어 "시트", "구조", "유리 구조", "적층 구조" 및 "유리 적층 구조"는 본 개시에서 상호교환적으로 사용될 수 있으며, 이러한 사용이 여기에 첨부된 청구항의 범주를 제한하는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 유리 적층은 또한 외부적으로 및/또는 내부적으로-마주하는 화학적으로-강화된 유리 시트, 내부적으로 및/또는 외부적으로 마주하는 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트, 및 상기 유리 시트들 사이에 형성된 고분자 중간층을 포함할 수 있다. 상기 고분자 중간층은 단일체 중합체 시트, 다층 중합체 시트, 또는 복합 중합체 시트 (즉, 변하는 탄성률의 영역을 갖는 중합체 시트)를 포함할 수 있다.
도 1은 본 개시의 몇몇 구체 예에 따른 유리 적층 구조를 예시하는 단면도이다. 도 2는 도 1에 도시된 구체 예의 평면도이다. 도 1 및 2에 참조하면, 대표적인 유리 적층 구조 (100)는 외부 유리 시트 (110), 내부 유리 시트 (120), 및 고분자 중간층 (130)을 포함한다. 상기 고분자 중간층 (130)은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 영역은 고분자 중간층 (130)의 중심 영역 (132)일 수 있고, 상기 제2 영역은 중심 영역 (132)의 둘레, 즉, 상기 고분자 중간층 (130)의 주변 영역 (134)을 따라 위치될 수 있다. 상기 제1 및 제2 영역이 상응하는 고리모양을 갖는 형태에서 직사각형 또는 정사각형으로 도시되지만, 여기에 첨부된 청구항은 중심 영역 (132)이 어떤 기하학적 형상 (예를 들어, 타원, 환형, 직사각형, 사다리꼴, 대칭, 비대칭, 등)일 수 있고, 각각의 유리 적층 구조가 차지하는 한정된 공간 또는 개구에 따를 수 있음에 따라 그렇게 제한되지 않아야 한다. 유사한 방식에서, 상기 주변 영역 (134)은 중심 영역 (132)을 고리모양으로 둘러쌀 수 있고, 고리형 타원 형태, 고리형 환형 형태, 등을 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 주변 영역 (134)의 측면 치수, 즉, 유리 적층 구조 (100)의 에지 (101)에서 중심 영역 (132)의 에지 (131)의 X, Y 또는 측면 거리는 각각의 주변 영역 (134)의 길이에 따라 변할 수 있거나, 또는 실질적으로 일정할 수 있다. 대표적인 고분자 중간층 내에 중심 및 주변 영역의 탄성률 (Moduli of elasticity)은 약 1MPa 내지 90MPa의 범위 (예를 들어, 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 80, 90MPa)일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 또는 중심 영역 (132)의 탄성률은 약 15MPa, 약 1MPa 내지 약 20MPa, 또는 2 내지 약 15MPa일 수 있다. 이들 구체 예에서, 상기 제2 또는 주변 영역 (134)의 탄성률은 제1 또는 중심 영역 (132)의 탄성률을 초과할 수 있고, 약 25MPa를 초과할 수 있으며, 25MPa 내지 90MPa일 수 있고, 약 30MPa를 초과할 수 있으며, 약 50MPa를 초과할 수 있고, 약 75MPa일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 상기 주변 영역 (134)은 열경화성 고분자 또는 열경화성 수지로부터 형성될 수 있다. 대표적인 열경화성 고분자 물질은, 폴리우레탄, 가황 고무, 베이클라이트 (Bakelite), 폴리에스테르 물질, 아이오노머 (SentryGlass) 페놀-포름알데히드 물질, 요소-포름알데히드 물질, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 듀로플라스트 (Duroplast) 및 다른 적합한 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자 및/또는 강화 고분자 물질을 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 더욱이, 상기 주변 영역 (132)에 대한 대표적인 물질은 또한 액체 예비-중합 물질로서 중합체 코팅 시스템에 의해 적용된 코팅일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니며, 상기 코팅은 그 다음 중합체 코팅을 형성하기 위해 화학적으로 반응될 수 있다. 이들 중합체 코팅 조성물은 최소로, 만약 있다면, (예를 들어, < 10%) 용매 또는 물을 함유할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 예비-중합 물질은, 특히 경화된 코팅 물질의 흐름에 최소 크리프 (creep) 또는 저항이 필요한 경우에, 열경화성 중합체로 경화될 수 있다. 이 카테고리에 사용 가능한 중합체 코팅 화학적 성질 족 (chemistry families)의 비-제한 예로는, 2-액형 (2-part) 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 또는 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 요소 포름알데히드, 멜라민 포름알데히드, 가교 결합 아크릴 또는 비닐, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 광 또는 전자빔 경화성 고분자이지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 대표적인 광 또는 전자빔 경화성 예비-중합체는 이 타입의 화학적 성질의 세 가지 주요 족들, 예를 들어, 자유 라디칼 부가 타입 (예를 들어, 아크릴레이트), 자유 라디칼 단계 성장 타입 (예를 들어, 티올렌), 양이온 부가 타입 (예를 들어, 에폭시 단독중합 (homopolymerization)) 및 이의 조합 중 어떤 하나일 수 있다.
몇몇 구체 예에서, PVB와 같은 열가소성 물질은 중심 및/또는 주변 영역에 대한 예비형성 고분자 중간층으로 적용될 수 있다. 이 복합 중합체 층은, 어떤 구체 예에서, 적어도 0.125㎜ (예를 들어, 0.125, 0.25, 0.38, 0.5, 0.7, 0.76, 0.81, 1, 1.14, 1.19 또는 1.2㎜)의 두께를 갖는다. 상기 복합 중합체 층은 1.6㎜ 이하 (예를 들어, 약 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8, 0.9, 1.0, 1.1 또는 1.2㎜와 같은, 0.4 내지 1.2㎜)의 두께를 가질 수 있다. 상기 복합 중합체 층은 유리의 두 대립 주 표면의 대부분 또는 실질적으로 전부를 피복할 수 있고, 또한 더 높은 탄성률을 갖는 같거나 또는 다른 중합 물질을 갖는 주변 부분을 포함할 수 있다. 상기 복합 중합체 층과 접촉하는 유리 시트는, 각각의 유리 시트에 중합 물질의 결합을 촉진하기 위해, 이의 연화점 이상, 예를 들어, 적어도 연화점 5℃ 또는 10℃ 이상과 같은, 연화점 이상으로 가열될 수 있다. 가열은 압력하에서 상기 복합 층과 접촉한 유리로 수행될 수 있다. 하나 이상의 고분자 중간층은 대표적인 유리 적층 구조에 혼입될 수 있다. 다수의 중간층은, 접착력 촉진, 차음 조절, UV 투과 조절, 착색, 색상 및/또는 IR 투과 조절을 포함하는, 보완적이거나 또는 구별된 기능성을 제공할 수 있다.
상기 고분자 중간층 (130)은 각각의 개별 외부 및 내부 유리 시트를 직접적인 물리적 접촉 (예를 들어, 적층)하에 있을 수 있다. 외부 유리 시트 (110)은 외부 표면 (112) 및 내부 표면 (114)을 갖는다. 유사한 맥락에서, 상기 내부 유리 시트 (120)는 외부 표면 (122) 및 내부 표면 (124)을 갖는다. 예시된 구체 예에서 나타낸 바와 같이, 상기 외부 유리 시트 (110)의 내부 표면 (114) 및 내부 유리 시트 (120)의 내부 표면 (124)은 고분자 중간층 (130)과 각각 접촉한다. 상기 유리 시트 (110, 120) 중 어느 하나 또는 모두는 화학적으로 강화된 유리일 수 있거나, 또는 모두는 화학적으로 강화되지 않은 유리일 수 있다.
본 개시의 구체 예에 따른 유리 적층은 건축물 및 자동차 개구에서 광학적으로 투명한 배리어 (barrier), 예를 들어, 자동차 글레이징을 제공하기 위해 채택될 수 있다. 유리 적층은 다양한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 어셈블리 (assembly)는, 대표적인 구체 예에서, 제1 유리의 시트를 내려놓는 단계, 상기 제1 시트의 제1 부분 위에 고분자 중간층을 중첩시키는 단계, 상기 제1 시트의 제2 부분 위에 또 다른 고분자 중간층을 중첩시키는 단계, 제2 유리의 시트를 내려놓는 단계, 및 그 다음 상기 유리 시트의 에지에 과잉의 PVB를 손질하는 단계를 포함한다. 접합 단계 (tacking step)는 유리 시트에 PVB를 부분적으로 결합 및 계면으로부터 대부분의 공기를 축출시키는 단계를 포함할 수 있다. 통상적으로 상승된 온도 및 압력에서 수행된, 마감 단계는 고분자 중간층에 각각의 유리 시트의 일치를 완성한다. 전술된 구체 예에서, 상기 제1 시트는 화학적으로-강화된 유리 시트일 수 있고 상기 제2 시트는 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트일 수 있으며, 또는 그 역으로 일 수 있다.
적층 공정 동안, 중간층은 통상적으로 상기 중간층을 연화시키기에 효과적인 온도로 가열될 수 있고, 이것은 유리 시트의 각각의 표면에 중간층의 등각 일치 (conformal mating)를 촉진한다. 통상적으로 PVB에 대해, 적층 온도는 약 140℃일 수 있다. 상기 중간체 물질 내에 이동 중합체 사슬은, 접착력을 촉진하는, 유리 표면과 결합을 성장시킨다. 상승된 온도는 또한 유리-중합체 계면으로부터 잔여 공기 및/또는 수분의 확산을 가속화시킨다. 압력의 적용은 중간층 물질의 흐름을 촉진하고, 계면에서 포획된 물 및 공기의 조합된 증기압에 의해 유도될 수 있는 기포 형성을 억제한다. 기포 형성을 억제하기 위하여, 열 및 압력은 오토클레이브 (autoclave)에서 상기 어셈블리에 동시에 적용된다.
몇몇 비-제한 구체 예에서, 적절한 내부 유리 시트는 소다-라임 유리와 같은 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트일 수 있고, 몇몇 구체 예에서, 화학적으로 강화된 유리 시트일 수 있다. 선택적으로, 상기 내부 유리 시트는 열 강화될 수 있다. 소다-라임 유리가 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트로서 사용되는 구체 예에서, 종래의 장식 물질 및 방법 (예를 들어, 유리 프릿 에나멜 및 스크린 인쇄)은 또한 사용될 수 있고, 이것은 유리 적층 제작 공정을 단순화할 수 있다. 착색된 소다-라임 유리 시트는 전자기 스펙트럼을 가로지르는 바람직한 투과율 및/또는 감쇠를 달성하기 위해 유리 적층 구조에 혼입될 수 있다.
여기에 기재된 바와 같은 유리 적층 구조는, 따라서, 음향 소음의 감쇠, UV 및/또는 IR 광 투과율의 감소, 증가된 에지 강도, 및/또는 창 개구의 심미적 외형의 향상을 포함하는, 이로운 효과를 제공할 수 있다. 개시된 유리 적층 구조뿐만 아니라, 형성된 적층 구조를 포함하는 개별적인 유리 시트는, 조성물, 밀도, 두께, 표면 도량형 (metrology)을 포함하는, 하나 이상의 속성뿐만 아니라, 광학적, 소음-감쇠, 및 내충격성과 같은 기계적 특성을 포함하는 다양한 특성을 특징으로 할 수 있다. 개시된 유리 적층 구조, 혼성물 또는 그 밖의 다양한 관점은 여기에 기재된다.
대표적인 유리 적층 구조는, 예를 들어, 창 또는 글레이징으로 사용하기 위해 채택될 수 있고, 및 어떤 적절한 크기 및 치수로 형상화될 수 있다. 구체 예에서, 상기 유리 적층 구조는 10cm 내지 1m 이상 (예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 또는 5m)으로 독립적으로 변하는 길이 및 폭을 갖는다. 독립적으로, 상기 유리 적층 구조는 0.1 ㎡ 초과, 예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 또는 25㎡ 초과의 면적을 가질 수 있다.
상기 유리 적층 구조는 어떤 적용에 대해 형상화될 수 있거나 또는 실질적으로 평평할 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 적층 구조는 도 3에 예시된 바와 같이 방풍 유리 또는 커버 플레이트로 사용하기 위해 굽거나 또는 형상화된 부분으로 형성될 수 있다. 대표적인 형상화된 유리 적층 구조 (200)은 도 3에 예시된다. 형상화된 적층 구조 (200)은 적층의 볼록면 상에 형성된 외부 (화학적으로-강화된) 유리 시트 (110)를 포함하는 반면, 내부 (화학적으로-강화되지 않은 )유리 시트 (120)는 적층의 오목면 상에 형성된다. 그러나, 예시되지 않은 구체 예의 볼록면은 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트를 포함할 수 있는 반면 대향하는 오목면은 화학적으로-강화된 유리 시트를 포함할 수 있는 것으로 인식될 것이다. 물론, 상기 볼록 및 오목면은 모두 화학적으로-강화된 유리 시트를 포함할 수 있거나 또는 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트를 포함할 수 있다. 고분자 중간층 (130)은 외부 및 내부 유리 시트 (110, 120) 중간에 제공될 수 있다. 전술된 바와 같이, 상기 고분자 중간층 (130)은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 영역은 고분자 중간층 (130)의 중심 영역 (132)일 수 있고, 상기 제2 영역은 중심 영역 (132)의 둘레, 즉, 고분자 중간층 (130)의 주변 영역 (134)을 따라 위치될 수 있다. 상기 중심 영역 (132)은 어떤 기하학적 형상 (예를 들어, 타원형, 환형, 직사각형, 사다리꼴, 대칭, 비대칭, 등)일 수 있고, 각각의 유리 적층 구조가 차지하는 한정된 공간 또는 개구에 따를 수 있다. 유사한 방식에서, 상기 주변 영역 (134)은 중심 영역 (132)를 고리 모양으로 둘러쌀 수 있고, 고리형 타원 형태, 고리형 환형 형태, 등을 형성할 수 있다. 더욱이, 상기 주변 영역 (134)의 측면 치수, 즉, 유리 적층 구조 (100)의 에지 (101)로부터 상기 중심 영역 (132)의 에지 (131)까지 X, Y, 또는 측면 거리는 각각의 주변 영역 (134)의 길이를 따라 변화될 수 있거나, 또는 실질적으로 일정할 수 있다. 대표적인 고분자 중간층 내에 중심 및 주변 영역의 탄성률은 약 1MPa 내지 75MPa의 범위 (예를 들어, 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 30, 40, 50, 60, 75, 80, 90MPa)일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 또는 중심 영역 (132)의 탄성률은 약 15MPa, 약 1MPa 내지 약 20MPa, 또는 2 내지 약 15MPa일 수 있다. 이들 구체 예에서, 상기 제2 또는 주변 영역 (134)의 탄성률은 제1 또는 중심 영역 (132)의 탄성률을 초과할 수 있고, 약 25MPa 초과일 수 있으며, 25MPa 내지 90MPa일 수 있고, 약 30MPa 초과일 수 있으며, 약 50MPa 초과일 수 있고, 약 75MPa 일 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 상기 제2 또는 주변 영역 (134)의 탄성률은 90MPa 초과, 예를 들어, 100MPa 초과, 500MPa 초과, 1GPa 초과, 2GPa 초과, 1GPa 내지 4GPa, 4GPa 초과, 100MPa 내지 1GPa, 등일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 대표적인 열경화성 고분자 물질은, 폴리우레탄, 가황 고무, 베이클라이트, 폴리에스테르 물질, 아이오노머 (SentryGlass) 페놀-포름알데히드 물질, 요소-포름알데히드 물질, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 두로프라스트 및 다른 적합한 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자 및/또는 강화 고분자 물질을 포함하지만, 이에 제한되지 않으며, 주변 영역 (134)에 대해 활용될 수 있다. 더욱이, 상기 주변 영역 (132)에 대한 대표적인 물질은 또한 액체 예비-중합 물질로 중합체 코팅 시스템에 의해 적용된 코팅일 수 있지만, 이에 제한되지 않으며, 상기 코팅은 그 다음 중합체 코팅을 형성하기 위해 화학적으로 반응될 수 있다. 이들 중합체 코팅 조성물은, 최소로, 만약 존재한다면, (예를 들어, < 10%) 용매 또는 물을 함유할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 예비-중합 물질은, 특히 경화된 코팅 물질의 흐름에 대해 최소의 크리프 또는 저항이 필요한 경우에, 열경화성 중합체로 경화될 수 있다. 이 카테고리에서 사용 가능한 중합체 코팅 화학적 성질 족의 비-제한 예로는 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 또는 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 요소 포름알데히드, 멜라민 포름알데히드, 가교결합 아크릴 또는 비닐, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 및 광 또는 전자빔 경화성 고분자를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 대표적인 광 또는 전자빔 경화성 예비-중합체는 이 타입의 화학적 성질의 세가지 주요 족들, 예를 들어, 자유 라디칼 부가 타입 (예를 들어, 아크릴레이트), 자유 라디칼 단계 성장 타입 (예를 들어, 티올-렌), 양이온 부가 타입 (예를 들어, 에폭시 단독중합), 및 이의 조합 중 어떤 하나일 수 있다.
대표적인 형상화된 유리 적층 구조의 구조는 단순하거나 또는 복잡할 수 있다. 어떤 구체 예에서, 형상화된 유리 적층 구조는 유리 시트가 두 개의 독립 방향에서 별개의 곡률의 반경을 갖는 복합 곡률을 가질 수 있다. 이러한 형상화된 유리 시트는 따라서 "교차 곡률 (cross curvature)"을 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 여기서 상기 유리는 제공된 치수에 평행인 축을 따라 곡선을 이루고, 또한 동일한 치수에 수직인 축을 따라 곡선을 이룬다. 자동차용 썬루프 (sunroof)는, 예를 들어, 통상적으로 약 0.5m x 1.0m의 치수이고, 단축을 따라 2 내지 2.5m의 곡률의 반경을 가지며, 장축에 따라 4 내지 5m의 곡률의 반경을 갖는다.
어떤 구체 예에 따라 형상화된 유리 적층 구조는 굽힘 인자 (bend factor)에 의해 정의될 수 있고, 여기서 제공된 부분에 대한 굽힘 인자는 그 축의 길이에 의해 나눠진 제공된 축에 따른 곡률의 반경과 동일하다. 따라서, 0.5m 및 1.0m의 각각의 축에 따라 2m 및 4m의 곡률 반경을 갖는 대표적인 자동차용 썬루프에 대하여, 각 축에 따른 굽힘 인자는 4이다. 형상화된 유리 적층은 2 내지 8 범위 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8)의 굽힘 인자를 가질 수 있다.
도 4는 본 개시의 부가적인 구체 예의 사시도이다. 도 4 및 이전에 논의된 것을 참조하면, 대표적인 적층 구조 (10)는 화학적으로 강화된 유리, 예를 들어, Gorilla® Glass의 내부층 (16)을 포함할 수 있다. 이 내부층 (16)은 열 처리, 이온 교환 및/또는 어닐링될 수 있다. 외부층 (12)은 종래의 소다 라임 유리, 어닐링된 유리, 또는 이와 유사한 것과 같은, 화학적으로 강화되지 않은 유리 시트일 수 있다. 상기 적층 (10)은 또한 외부 및 내부 유리층 중간에 있는 고분자 중간층 (14)을 포함할 수 있다. 물론, 부가적인 구체 예에서, 상기 내부층 (16)은 화학적으로 강화되지 않은 유리로 구성될 수 있고, 상기 외부층 (12)는 화학적으로 강화된 유리로 구성될 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 외부 및 내부층 (12, 16) 모두는 화학적으로-강화된 유리로 구성될 수 있거나, 또는 외부 및 내부층 (12, 16) 모두는 화학적으로-강화되지 않은 유리로 구성될 수 있다. 유리의 내부층 (16)은 1.0㎜ 이하의 두께를 가질 수 있고, 60마이크론 초과의 DOL을 갖는 약 250MPa 내지 약 350MPa의 잔류 표면 (residual surface) CS 수준을 가질 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 상기 내부층 (16)의 CS 수준은 약 300MPa일 수 있다. 하나의 구체 예에서, 중간층 (14)은 대략 0.8㎜의 두께를 가질 수 있다. 대표적인 중간층 (14)은 전술된 바와 같이 복합 고분자 중간층일 수 있고, 여기에 기재된 바와 같이, 폴리-비닐-부티랄 또는 다른 적절한 고분자 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 부가적인 구체 예에서, 상기 외부 및/또는 내부층 (12, 16)의 표면 중 어떤 하나는 외부 충격시 내구성을 개선하기 위해 산 에칭될 수 있다. 예를 들어, 하나의 구체 예에서, 상기 외부층 (12)의 제1 표면 (13)은 산 에칭될 수 있고, 및/또는 상기 내부층의 또 다른 표면 (17)은 산 에칭될 수 있다. 또 다른 구체 예에서, 상기 외부층의 제1 표면 (15)은 산 에칭될 수 있고, 및/또는 상기 내부층의 또 다른 표면 (19)는 산 에칭될 수 있다. 이러한 구체 예는 따라서 높은 광학적 선명도 (optical clarity)를는 갖 종래의 적층 구조보다 실질적으로 더 가벼운 적층 구조을 제공하고, 규제 충격 조건에 따른다. 상기 외부 및/또는 내부층 (12, 16)의 대표적인 두께는 0.5㎜로부터 1.5㎜ 내지 2.0㎜ 이상의 두께 범위일 수 있다.
하나의 실험에서, 두 개의 유리 적층 구조는 제작된다. 고분자 중간층의 둘레 주위에 열경화성 물질을 갖는 제1 적층 구조 (50) (예를 들어, 도 1-4 참조), 및 표준 고분자 중간층을 갖는 제2 적층 구조 (52). 상기 열경화성 물질은 중심 고분자 중간층의 둘레 주변에 약 15-17㎜의 스트립 (strip)에 제공된다. 각 구조는 환경 챔버에 놓이고, 100℃로 가열되며, 및 약 2시간 동안 함침된다. 제2 구조 (52)는 열 처리 이후에 심각한 형상 변형을 나타내는 반면, 열경화성 물질을 갖는 제1 구조 (50)은 어떤 변형을 나타내지 않는다. 도 5a 및 5b는 이 실험의 전 및 후 실례를 제공한다.
도 6은 본 개시의 몇 가지 구체 예의 3점 굽힘 실험에 대한 파손 (lbs.-force)의 상자 그림이다. 도 6을 참고하면, 제1 군의 구조 (60)는 두 패널의 2.0㎜ 열-강화된 소다-라임 유리를 갖는 유리 적층 구조를 포함하고, 제2 군의 구조 (62)는 두 패널의 1.6㎜ 열-강화된 소다-라임 유리를 갖는 유리 적층 구조를 가지며, 및 제3 군의 구조 (64)는 두 패널의 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)를 갖는 유리 적층 구조를 갖는다. 예시된 구체 예는 더 높은 모듈러스를 갖는 주변부 (134)에 의해 둘러싸인 중심부 (132)를 갖는 전술된 대표적인 고분자 중간층을 포함하지 않는다. 더 정확히 말하면, 각 구조는 종래의 PVB 중간층을 포함한다. 하중 파손이 두께 제곱에 정비례하기 때문에, 고유한 불이익은 더 얇은 두께 물질의 활용에 대해 관찰될 수 있다.
도 7은 적층 구조의 4점 굽힘 시험의 개략적인 예시이다. 도 7을 참고하면, 유리 적층 구조에서 더 얇은 유리의 사용은 파열 (P)을 생성하는데 요구된 하중이 유리 두께 제곱 (t2)에 정비례할 수 있음에 따라 제품 신뢰도 (reliability)에 대한 심각한 영향을 보유한다. 이것은 유리 바 (bar)에 대한 4-점 굽힘 파손 응력 (σF)을 결정하기 위한 하기 수학식 1에 의해 입증된다:
[수학식 1]
Figure pct00004
여기서 b는 바의 폭을 나타내고, L은 버팀 기간 (support spans)의 길이를 나타내며, 및 S는 하중 기간의 길이를 나타낸다. 이것은, 유리 두께 (t)가 감소됨에 따라, 파열 (P)을 생성하는 하중은 이차식으로 감소되는 것을 따른다. 적층 구조가 굽어지는 경우, 두 조각의 유리에 대해 경험된 응력은 복잡하고, 중간층 및 유리 두께의 특성의 함수이다.
하중이 제2 유리 패널 또는 시트에 중간층을 통해 직접 전달되는 것으로 가정하면, 최대 굽힘 순간 (M)은 두 겹에 의해 공유됨에 따라 반으로 효과적으로 나눠질 수 있다. 따라서, 도 7의 에지 (2 및 4)에서 발생하는 최대 파손 응력은 하기 수학식 2에서 예시된 바와 같이, 수학식 1을 변형시켜 확인될 수 있다:
[수학식 2]
Figure pct00005
여기서 두께 값 (t)은 개별의 유리 패널의 두께를 나타낸다.
본 개시의 구체 예의 이점 및 장점은 몇 가지 실시 예 및 실험에서 관찰될 수 있다. 예를 들어, 두 패널의 1㎜ 두께 유리를 갖는 적층 구조 10㎜ 폭 및 0.5㎜ 두께의 중간층에서, 만약 응력이 중간층을 통해 직접 전달되는 것으로 추정된다면 (즉, 만약 적층이 마치 중간층이 없는 것처럼 그리고 두 패널의 유리가 서로 스택된 것처럼 실행된다면), 그 다음 수학식 2는 적용된다. 만약 20단위 힘 (units force)의 하중이 이 구조에 적용된다면, 두 겹의 에지에 대해 경험된 응력은 하기 수학식 3이 된다:
[수학식 3]
Figure pct00006
여기서 K는 하중 및 버팀 기간을 차지하는 기하학적 상수를 나타낸다. 경험된 응력은 모든 겹에 대해 균등하게 공유될 수 있고, 따라서, 이러한 구조에서 파괴에 대한 기회가 배가된다.
또 다른 예로서, 유사한 치수를 갖는 적층 구조에서, 만약 중간층이 마치 유리 패널에 단단하게 부착된 것처럼 및 유리 패널과 같은 모듈러스를 보유하는 것처럼 처리된다면, 적용하기 위해 관련 수학식은 수학식 1일 것이고, 이에 의해 t는 유리 패널 및 중간층 두께의 합 = 1+1+0.5 = 2.5㎜가 된다. 동일한 하중에 대한 에지에 대해 경험된 응력은 하기 수학식 4가 된다:
[수학식 4]
Figure pct00007
경험된 응력은, 적층 구조가 파열 전에 실질적으로 더 무거운 하중을 견딜 수 있다는 것을 의미하는 이전 실시 예에서보다 대략 3배 더 낮다는 점에 주목해야 한다. 에지 (2)에서 경험된 응력이 이들이 굽힘 모멘트 (bending moment)의 중간-평면 (mid-plane) 위에 있는 만큼 압축됨에 따라, 최대 인장 응력은 에지 (4)에서 오직 경험된다.
실제 경험된 응력은, 그러나, 좀 더 복잡하고, 이들 두 실시 예들 사이 어딘가에 놓인다. 일반적으로, 응력은 고분자 중간층의 모듈러스를 변화시키는 온도의 함수이다 (예를 들어, 더 차가운 온도는 단단한 PVB 중간층을 결과할 수 있고, 이에 의해 각각의 적층 구조는 오히려 단일체 경우 (즉, 제2 실시 예)에 가깝게 거동하며; 더 고온은 유연한 PVB 중간층을 결과할 수 있고, 이에 의해 각각의 적층 구조는 오히려 제1 실시예에 가깝게 거동한다. 본 개시의 구체 예는, 그러나, 전통적인 중간층 물질 (예를 들어, PVB, 등)을 활용할 수 있는 상기 고분자 중간층의 중심 영역과 비교하여 높은 탄성률을 갖는 주변 경계를 갖는 복합 고분자 중간층을 제공한다. 본 개시의 구체 예는 따라서 중심 영역이 우수한 에지 강도 성능을 나타내면서 (예를 들어, 휨 동안 적층 구조가 실질적으로 단일체적으로 거동하면서) 고분자 중간층의 전통적인 기능 (예를 들어, 충돌 및 파열 사건 동안 유리 및 사용자의 잔류)을 유지하는 이점을 누릴 수 있다. 본 개시의 선택적인 구체 예에서, 유리는 이의 둘레 주위에 적층 구조에서 두 유리의 패널들 사이에 갭을 메우는데 사용될 수 있다. 이 유리는 전술된 접착제에 의해 또는 열 결합을 통해 부착될 수 있고, 이에 의해 상기 유리 둘레는 상기 에지 주위에서 적층의 강직성을 상당히 증가시키기에 충분히 두꺼울 것이고, PVB와 같은 더 경량의 중간층은 부가 중량 없이 더 두껍게 만들어질 수 있다 (즉, 유리의 대략 1/2 밀도를 갖는 PVB). 이러한 구체 예에 활용된 대표적인 유리 물질은 낮은 용융 온도 유리일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다.
대표적인 낮은 용융 온도 유리는 주석 포스페이트, 주석 플루오로포스페이트 및 주석 플루오로보레이트와 같은 붕산염 및 인산염 유리를 포함하지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 이들 유리는 또한 텅스텐, 세륨 및 니오븀을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 하나 이상의 도펀트를 포함할 수 있다. 만약 포함된다면, 이러한 도펀트는, 예를 들어, 유리층의 광학 특성에 영향을 미칠 수 있다. 대표적인 주석 플루오로포스페이트 유리 조성물은 상응하는 3상 상태도 (ternary phase diagram)에 SnO, SnF2 및 P2O5의 각각의 조성물에 면에서 표현될 수 있다. 적절한 낮은 용융 온도 유리는 SnO2, ZnO, TiO2, ITO, 및 다른 낮은 용융 유리 조성물을 포함할 수 있다. 적절한 주석 플루오로포스페이트 유리는 20-100 mol% SnO, 0-50 mol% SnF2 및 0-30 mol% P2O5를 포함한다. 이들 주석 플루오로포스페이트 유리 조성물은 선택적으로 0-10 mol% WO3, 0-10 mol% CeO2 및/또는 0-5 mol% Nb2O5를 포함할 수 있다. 낮은 용융 온도 유리에 대한 부가적인 조성물은 일반-양도된 미국 특허 제5,089,446호 및 미국 특허출원 제11/207,691호, 제11/544,262호, 제11/820,855호, 제12/072,784호, 제12/362,063호, 제12/763,541호, 제12/879,578호, 및 제13/841,391호에 기재된 조성물을 포함하고, 이들의 전체적인 내용은 여기에 참조로서 혼입된다. 물론, 다른 구체 예에서, 고온 용융 유리는 저온 용융 유리의 대신에 활용될 수 있다.
부가적인 실험은 본 개시의 구체 예에 대해 수행된다. 하나의 실험에서, 제1 유리 적층 구조 (80)는 Loctite 에폭시 (Loctite 3491)의 5㎜ 주변 영역을 갖는 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함하고, 제2 유리 적층 구조 (82)는 대표적인 섬유 코팅의 5㎜ 주변 영역을 갖는 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함한다. 도 8은 다양한 하중에서 이들 구체 예의 3-점 굽힘 시험의 웨이불 플롯이다. 예시된 바와 같이, 제1 유리 적층 구조에 대해 증가된 하중에서 변화 (shift)는 관찰될 수 있다.
도 9는 본 개시의 몇 가지 구체 예의 4점 굽힘 실험에 대한 파손 하중 (kgs)의 상자 그림이다. 도 9를 참조하면, 대조 적층 구조 (90)는 주변 영역이 없는 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함하고, 또 다른 적층 구조 (91)는 Eastman Chemical DG 등급 PVB 물질 (DG 물질)의 5㎜ 주변 영역을 갖는 적절한 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함한다. 예시된 바와 같이, 이 대표적인 구체 예는 대조구와 비교하여 파손 하중에서 상당한 증가, 예를 들어, 에지 파손 하중에서 대략 30퍼센트 증가를 나타낸다.
도 10은 본 개시의 몇 가지 구체 예의 4점 굽힘 시험에 대한 파손 하중 (kgs)의 상자 그림이다. 도 11은 도 10에 도시된 구체 예에 대한 4-점 굽힘 파손 하중 플롯이다. 도 10 및 11을 참조하면, 대조 적층 구조 (90)는 주변 영역이 없이 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함하고, 또 다른 적층 구조 (92)는 DG 물질의 5㎜ 주변 영역을 갖는 적절한 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함하며, 제2 적층 구조 (93)는 대표적인 섬유 코팅의 5㎜ 주변 영역을 갖는 적절한 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함하고, 제3 적층 구조 (94)는 Loctite 블랙 경계 물질 (black border material)의 5㎜ 주변 영역을 갖는 적절한 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함하며, 및 제4 적층 구조 (95)는 Loctite 투명 경계 물질의 5㎜ 주변 영역을 갖는 적절한 중간 고분자 중간층을 갖는 두 개의 대략 0.7㎜ 화학적으로 강화된 유리 (예를 들어, Gorilla® Glass)의 패널을 포함한다. 예시된 바와 같이, 각 구체 예는 대조구와 비교하여 파손 하중에서 증가를 나타낸다; 그러나, DG 물질 및 Loctite 투명 물질을 함유하는 주변 영역을 갖는 구체 예는 에지 파손 하중에서 대략 30퍼센트 이상의 증가를 제공한다. 대표적인 섬유 코팅을 활용하는 구체 예의 성능을 증가시키기 위해, 대표적인 접착력 촉진제는 사용될 수 있어 에지 파손 하중에서 비슷한 증가를 결과한다. 실험 및 이온을 통해 쉽게 알 수 있는 바와 같이, 본 개시의 구체 예는 높은 에지 강도를 갖는 우수한, 경량의 유리 적층 구조를 제공할 수 있다.
본 개시의 구체 예의 에지 영역의 모듈러스에서 증가에 기인하여, 각각의 적층 구조는 굽어지는 경우 에지 영역에서 더 낮은 인장 응력을 효과적으로 경험할 수 있고, 따라서, 파괴 없이 더 높은 에지 하중을 견딜 수 있다. 부가적으로, 상기 고분자는, 만약 유리의 노출된 에지 주위를 감싼다면 에지의 파열 및 추돌에 대한 보호 배리어 (protective barrier)로 작용할 수 있다. 여기에 기재된 이러한 특색 및 장점은 산업에서 이전에 사용된 것보다 더 얇은 물질의 사용을 허용할 수 있고, 유리 적층 구조의 강직성을 개선할 수 있으며, 및 이러한 구조가 슬라이딩 창, 썬루프, 테이블 탑, 등을 포함하지만, 이에 제한되지 않는, 이러한 적용의 강직성 요구조건을 충족하게 한다. 대표적인 구체 예는 또한 더 높은 온도에서 변형되지 않으며, 따라서 다른 적용을 충족시키기 위한 작동 조건을 확장시킨다. 화학적 강화된 유리의 활용을 통해, 구체 예는 또한 Gorilla® Glass 또는 Willow® Glass에 의해 제공된, 내구성, 저 중량, 내스크레치성, 등을 달성할 수 있다.
몇몇 구체 예에서, 제공된 적층 구조는 제1 유리층, 제2 유리층, 및 상기 제1 및 제2 유리층 중간에 있는 적어도 하나의 고분자 중간층을 갖는다. 상기 고분자 중간층은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함할 수 있다. 상기 제2 탄성률은 제1 탄성률을 초과할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 영역은 상기 고분자 중간층의 중심 영역일 수 있고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 상기 고분자 중간층의 주변 영역일 수 있다. 상기 제1 영역의 대표적인 탄성률은 약 15MPa, 약 1MPa 내지 약 20MPa, 또는 2 내지 약 15MPa일 수 있다. 상기 제2 영역의 대표적인 탄성률은 약 25MPa 초과, 25MPa 내지 90MPa, 약 30MPa 초과, 약 50MPa 초과, 또는 약 75MPa일 수 있다. 부가적인 구체 예에서, 상기 제2 또는 주변 영역의 계수는 90MPa 초과, 예를 들어, 100MPa 초과, 500MPa 초과, 1GPa 초과, 2GPa 초과, 1GPa 내지 4GPa, 4GPa 초과, 100MPa 내지 1GPa, 등일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제2 영역의 폭은 변할 수 있거나, 또는 실질적으로 일정할 수 있다. 다른 구체 예에서, 상기 제1 유리층은 화학적으로 강화된 유리일 수 있고, 상기 제2 유리층은 화학적으로 강화되지 않은 유리일 수 있으며, 그래서 상기 제1 층은 상기 제2 층에 대해 외부이거나 또는 내부이다. 물론, 층들 모두는 화학적으로 강화된 유리일 수 있거나 또는 층들 모두는 화학적으로 강화되지 않은 유리일 수 있다. 제1 및 제2 유리층의 두께는 1.5㎜ 이하의 두께, 1.0㎜ 이하의 두께, 0.7㎜ 이하의 두께, 0.5㎜ 이하의 두께, 약 0.5㎜ 내지 약 1.0㎜ 범위의 두께, 약 0.5㎜ 내지 약 0.7㎜의 두께일 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 물론, 상기 제1 및 제2 유리층의 두께는 다를 수 있다. 몇몇 구체 에에서, 상기 제1 및 제2 유리층의 조성물은 다를 수 있다. 상기 고분자 중간층의 제1 영역에 대한 대표적인 물질은 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리카보네이트, 차음 PVB (acoustic PVB), 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 아이오노머, 열가소성 물질, 및 이의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 고분자 중간층의 제2 영역에 대한 대표적인 물질은 폴리우레탄, 가황 고무, 폴리에스테르 물질, 아이오노머, 페놀-포름알데히드, 요소-포름알데히드, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자, 강화 고분자 물질, 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 및 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 멜라민 포름알데히드, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 광 또는 전자빔 경화성 고분자, 및 이의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 대표적인 고분자 중간층은 약 0.4 내지 약 1.2㎜의 두께를 가질 수 있다. 몇몇 중간층은 대략 0.8㎜의 두께를 가질 수 있다. 대표적인 적층 구조는 1㎡를 초과하는 면적을 가질 수 있고, 자동차용 방풍유리, 썬루프, 커버 플레이트 또는 이와 유사한 것일 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 및 제2 유리층의 하나 이상의 표면은 산으로 에칭될 수 있다.
또 다른 구체 예에서, 제공된 적층 구조는 제1 유리층, 제2 유리층 및 상기 제1 및 제2 유리층 중간에 있는 중간층을 가지며, 여기서 상기 중간층은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함한다. 상기 제2 탄성률은 상기 제1 탄성률을 초과할 수 있다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제1 영역은 중간층의 중심 영역일 수 있고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 중간층의 주변 영역일 수 있다. 제1 영역에 대한 대표적인 물질은 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리카보네이트, 차음 PVB, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 아이오노머, 열가소성 물질, 폴리우레탄, 가황 고무, 폴리에스테르 물질, 아이오노머, 페놀-포름알데히드, 요소-포름알데히드, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자, 강화 고분자 물질, 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 및 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 멜라민 포름알데히드, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 광 또는 전자빔 경화성 고분자, 및 이의 조합을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 몇몇 구체 예에서, 상기 제2 영역은 폴리우레탄, 가황 고무, 폴리에스테르 물질, 아이오노머, 페놀-포름알데히드, 요소-포름알데히드, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자, 강화 고분자 물질, 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 및 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 멜라민 포름알데히드, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 광 또는 전자빔 경화성 고분자, 및 이의 조합과 같은 물질을 포함할 수 있지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 선택적인 구체 예에서, 상기 중간층의 제2 영역은 유리 물질일 수 있다.
본 설명이 많은 특별한 것을 포함할 수 있지만, 이들은 이의 범주를 제한하는 것이 아니라, 오히려 특정 구체 예에 대하여 특별할 수 있는 특색의 설명으로 해석되어야 한다. 개별 구체 예의 맥락에서 지금까지 기재된 어떤 특색은 또한 단일 구체 예에서 조합하여 실행될 수 있다. 반대로, 단일 구체 예의 맥락에서 기재된 다양한 특색은 또한 별도로 다중 구체 예에서 또는 어떤 적절한 준조합에서 실행될 수 있다. 더군다나, 비록 특색이 어떤 조합에서 작용하는 것으로 전술되고 그와 같이 처음에 청구되었을지라도, 청구된 조합으로부터 하나 이상의 특색은 몇몇 경우에서 제거될 수 있으며, 청구된 조합은 준조합 또는 준조합의 변화로 향해질 수 있다.
유사하게, 작동이 도면 또는 도들에서 특정 순서로 도시되지만, 원하는 결과를 달성하기 위해, 이것은 이러한 작동이 나타낸 특정 순서 또는 순차적인 순서로 실행되거나, 또는 모든 예시된 작동이 실행될 것을 요구하는 것으로 이해되지 않아야 한다. 어떤 상황에서, 다중 작업 및 병행 공정은 장점일 수 있다.
도 1-11에 예시된 다양한 형태 및 구체 예들에 의해 나타낸 바와 같이, 개선된 에지 강도를 갖는 유리 적층 구조에 대하여 다양한 구체 예들은 기재되었다.
본 개시의 바람직한 구체 예가 기재되었지만, 기재된 구체 예는 단지 예시적인 것이고 본 발명의 범주는 이의 정독으로부터 기술분야의 당업자에 자연적으로 일어날 수 있는 전체 범위의 균등물, 많은 변화 및 변형들에 부합되는 경우 첨부된 청구항에 의해 유일하게 한정되는 것으로 이해될 것이다.

Claims (28)

  1. 제1 유리층;
    제2 유리층; 및
    상기 제1 및 제2 유리층 중간에 있는 적어도 하나의 고분자 중간층을 포함하고,
    여기서 상기 고분자 중간층은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함하는 적층 구조.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 탄성률은 상기 제1 탄성률을 초과하는 적층 구조.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 고분자 중간층의 중심 영역이고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 상기 고분자 중간층의 주변 영역인 적층 구조.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 영역의 탄성률은 약 15MPa, 약 1MPa 내지 약 20MPa, 또는 2 내지 약 15MPa인 적층 구조.
  5. 청구항 1 또는 4에 있어서,
    상기 제2 영역의 탄성률은 약 25MPa 초과, 25MPa 내지 90MPa, 약 30MPa 초과, 약 50MPa 초과, 약 75MPa 초과, 약 90MPa 초과, 약 100MPa 초과, 약 500MPa 초과, 약 1GPa 초과, 약 2GPa 초과, 약 1GPa 내지 약 4GPa, 약 4GPa 초과, 또는 약 100MPa 내지 약 4GPa인 적층 구조.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 영역의 폭은 변화 가능한 적층 구조.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 제2 영역의 폭은 실질적으로 일정한 적층 구조.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리층은 화학적으로 강화된 유리이고, 상기 제2 유리층은 화학적으로 강화되지 않은 유리인 적층 구조.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 제1 유리층은 상기 제2 유리층에 대해 외측에 있는 적층 구조.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리층은 화학적으로 강화된 유리이고, 상기 제2 유리층은 화학적으로 강화된 유리인 적층 구조.
  11. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리층은 화학적으로 강화되지 않은 유리이고, 상기 제2 유리층은 화학적으로 강화된 유리인 적층 구조.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유리층의 두께는 1.5㎜ 미만의 두께, 1.0㎜ 미만의 두께, 0.7㎜ 미만의 두께, 0.5㎜ 미만의 두께, 약 0.5㎜ 내지 약 1.0㎜ 두께의 범위, 약 0.5㎜ 내지 약 0.7㎜의 두께로 이루어진 군으로부터 선택되는 적층 구조.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유리층의 두께는 서로 다른 적층 구조.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유리층의 조성물은 서로 다른 적층 구조.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 중간층의 제1 영역은 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리카보네이트, 차음 PVB, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 아이오노머, 열가소성 물질, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 적층 구조.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 중간층의 제2 영역은 폴리우레탄, 가황 고무, 폴리에스테르 물질, 아이오노머, 페놀-포름알데히드, 요소-포름알데히드, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자, 강화 고분자 물질, 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 및 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 멜라민 포름알데히드, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 광 또는 전자빔 경화성 고분자, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 적층 구조.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 고분자 중간층은 약 0.4 내지 약 1.2㎜의 두께를 갖는 적층 구조.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 고분자 중간층의 두께는 대략 0.8㎜인 적층 구조.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 1㎡를 초과하는 면적을 갖는 적층 구조.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 구조는 자동차용 방풍유리, 썬루프 또는 커버 플레이트인 적층 구조.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 및 제2 유리층의 하나 이상의 표면은 산 에칭되는 적층 구조.
  22. 제1 유리층;
    제2 유리층; 및
    상기 제1 및 제2 유리층 중간에 있는 중간층을 포함하고,
    여기서 상기 중간층은 제1 탄성률을 갖는 제1 영역 및 제2 탄성률을 갖는 제2 영역을 포함하는 적층 구조.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 제2 탄성률은 상기 제1 탄성률을 초과하는 적층 구조.
  24. 청구항 22에 있어서,
    상기 제1 영역은 상기 중간층의 중심 영역이고, 상기 제2 영역은 상기 제1 영역을 둘러싸는 상기 중간층의 주변 영역인 적층 구조.
  25. 청구항 22에 있어서,
    상기 중간층의 제1 영역은 폴리비닐 부티랄 (PVB), 폴리카보네이트, 차음 PVB, 에틸렌 비닐 아세테이트 (EVA), 열가소성 폴리우레탄 (TPU), 아이오노머, 열가소성 물질, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 적층 구조.
  26. 청구항 22에 있어서,
    상기 중간층의 제1 영역은 폴리우레탄, 가황 고무, 폴리에스테르 물질, 아이오노머, 페놀-포름알데히드, 요소-포름알데히드, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자, 강화 고분자 물질, 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 및 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 멜라민 포름알데히드, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 광 또는 전자빔 경화성 고분자, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 적층 구조.
  27. 청구항 25에 있어서,
    상기 중간층의 제2 영역은 폴리우레탄, 가황 고무, 폴리에스테르 물질, 아이오노머, 페놀-포름알데히드, 요소-포름알데히드, 에폭시수지, 폴리이미드, 멜라민 수지, 에스테르, 폴리시아누레이트, 에스테르, 수지, 에폭시, 가교-결합 고분자, 강화 고분자 물질, 2-액형 에폭시, 2-액형 우레탄, 2-액형 아크릴, 2-액형 실리콘, 습기 경화성 우레탄 및 에폭시, 페놀 수지, 노볼락, 멜라민 포름알데히드, 알키드, 불포화 폴리에스테르, 폴리이미드, 폴리아미드, 광 또는 전자빔 경화성 고분자, 및 이의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 물질을 포함하는 적층 구조.
  28. 청구항 22, 25 또는 26에 있어서,
    상기 중간층의 제2 영역은 유리 물질을 포함하는 적층 구조.
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