KR20220102627A - 비교적 불연속적인 충격 유형에 대한 저항성이 향상된 적층 글레이징 - Google Patents

비교적 불연속적인 충격 유형에 대한 저항성이 향상된 적층 글레이징 Download PDF

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KR20220102627A
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또마 똥뒤
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쌩-고벵 글래스 프랑스
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Abstract

본 발명은 다음에 관한 것이다:
- 4 내지 10 mm의 두께를 갖는 접착 중간층(3)에 의해서 적층 글레이징의 외부 표면을 구성하도록 의도된 0.5 내지 4 mm 두께의 유리 시트(2)에 결합된 구조용 투명 기판(1)를 포함하는 적층 글레이징으로서, 상기 접착 중간층(3)은 유리 시트(2)와 접촉하며, -40℃ 이상의 온도에서 10분 이상의 이완 시간에 대해 2GPa 이하의 이완 계수를 갖는 가요성 제1 폴리머 재료의 0.25 내지 2.5mm 사이의 두께(4a)와 최대 0.1밀리초와 동일한 시간 상수 및 최대 40℃와 동일한 온도에 대해 적어도 4GPa와 동일한 이완 계수를 갖는 강성 제2 폴리머 재료의 두께(5)를 연속적으로 포함하는 적층 글레이징.
- 항공, 육상 또는 수상 차량, 또는 건물용 글레이징으로서의 상기 글레이징의 용도.

Description

비교적 불연속적인 충격 유형에 대한 저항성이 향상된 적층 글레이징
본 발명은 우박 및 작은 새를 포함하는 여러 유형의 충격에서 향상된 성능을 갖는 항공기, 육상 또는 수상 운송 수단, 또는 건물용 글레이징, 바람직하게는 항공용 글레이징에 관한 것이다. 더욱 특히 비즈니스 제트기, ATR사가 판매하는 유형의 지역 항공기(예: 상업용 항공기, 중거리 항공기, 장거리 항공기 등)와 같은 가열 글레이징이 있는 항공기에 관한 것이다.
항공기 앞유리는 특히 예를 들어 적층에 의해 유리 시트(또는 플라이)와 결합되어 주로 기계적 기능(압력 응력 및 가장 큰 새에 의한 충격에 대한 저항)을 갖는 소위 구조용 블록(structural block)으로 구성되며, 항공기 외부와의 인터페이스를 이룬다. 이 시트는 가열 기능으로 인해 비행 중에 서리가 발생하는 것을 방지할 수 있다. 또한 앞유리 와이퍼와 샌드블라스팅을 견뎌야 한다.
이러한 제약으로 유리를 이 외부 플라이(ply)를 위한 재료로 선택하게 하는데, 왜냐하면 유리의 우수한 내스크래치성 특성, 우수한 열적 특성 및 높은 비전력을 전달하는 가열 전도성 층을 적용할 수 있기 때문이다.
또한, 공기역학적 연속성 때문에 외부 유리는 비교적 두꺼운 중간층 접착제 매트로 적층된다. 중간층 접착제는 이 경우 두 장의 미네랄 및/또는 올가닉 유리를 함께 결합하는 폴리머 재료이다. 올가닉 유리의 예로서 폴리(메틸 메타크릴레이트) (PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU) 및 중간층 접착제의 예로서 폴리비닐 부티랄(PVB), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 에틸렌/비닐 아세테이트 공중합체(EVA)를 들 수 있다.
중간층 접착제의 매트의 상대적으로 두꺼운 두께로 인해, 우박(최대 직경 50mm) 또는 작은 새의 충격으로 외부 유리가 가능하면 파열될 때까지 구부러진다. 이러한 제약으로 일반적으로 3mm인 이 외부 유리의 두께가 감소되는 것이 금지된다. 그러나 이 두께를 줄이면 글레이징의 질량을 줄일 수 있다.
외부 유리의 두께가 감소되면 본질적으로 우박에 대한 저항이 낮아지고 공기역학적 연속성을 유지하기 위해 중간층 매트가 두꺼워진다.
글레이징을 제거하는 빈번한 이유는 우박이나 작은 새의 영향으로 글레이징이 파열되는 것이다. 본 발명은 이러한 결점을 극복하는 글레이징을 제공한다.
이를 위해, 본 발명의 한 주제는 적층 글레이징의 외부 표면을 구성하도록 의도된 0.5 내지 4 mm 두께의 유리 시트에 4 내지 10 mm의 두께를 갖는 접착 중간층에 의해서 결합된 구조용 투명 기판(structural transparent substrate)을 포함하는 적층 글레이징에 있어서, 상기 접착제 중간층은 유리 시트와 접촉하고 -40℃ 이상의 온도에서 10분 이상의 이완 시간에 대해 2GPa 이하의 이완 계수를 갖는 가요성 제1 폴리머 재료의 0.25 내지 2.5mm 사이의 두께와 최대 0.1밀리초와 동일한 시간 상수 및 최대 40°C와 동일한 온도(항공기에 가해지는 우박 유형의 충격의 전형적인 조건)에 대해 적어도 4GPa와 동일한 이완 계수를 갖는 강성 제2 폴리머 재료의 두께를 연속적으로 포함하는 것을 특징으로 한다.
글레이징의 생산 및 사용 단계에서의 기계적 및 열기계적 응력으로 인하여, 유리에서 파손을 야기한다거나 또는 접합된 인터페이스에서 박리를 일으킬 수 있는 과도한 응력을 제한하기 위해 유리의 접합 중간층의 유연한 거동이 바람직하다. 이러한 이유로 중간 유리(또는 외부 대기에서 출발하여 두 번째)와 외부 유리 사이에 우박에 대해 우수한 성능을 가능하게 하는 "강성" 폴리머 재료와 글레이징 내에서 열역학적 기계적 제약을 제한할 수 있는 "가요성" 폴리머 재료를 결합하는 것이 유리하다. 강성 재료의 강성은 일반적인 충격 응력의 함수로 평가되는 반면, 가요성 재료의 강성은 특히 항공기 여압 비율과 관련된 열 기계적 및 기계적 응력과 관련하여 평가된다.
구조용 투명 기판은 유리 시트 또는 더 일반적으로는 여러 개의 라미네이트들로 구성되며, 위에서 언급한 기계적 역할을 수행하기 위해 이들의 결합된 두께는 비교적 크다. 그것은 미네랄 유리일 수 있지만 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카보네이트(PC) 또는 폴리우레탄(PU)과 같은 올가닉 유리일 수도 있다.
본 발명에 의해, 접착 중간층의 증가된 강성은 유리 시트의 변형을 제한하고 따라서 파손을 야기하는 우박 또는 작은 새의 충격 속도를 반발한다. 따라서 적층 글레이징의 질량을 줄이는 더 얇은 유리 시트를 사용하는 것이 가능하다.
바람직하게는, 접착 중간층 두께의 40% 내지 90%는 상기 강성 제2 폴리머재료로 구성되고, 이 두께의 10% 내지 60%는 상기 가요성 제1 폴리머 재료로 구성된다.
바람직하게는, 상기 가요성 제1 폴리머 재료의 두께는 상기 강성 제2 폴리머 재료의 두께와 구조용 투명 기판 사이에 삽입되어 상기 강성 제2 폴리머 재료의 두께와 구조용 투명 기판과 접촉한다.
바람직하게는, 상기 제1 폴리머 재료의 이완 계수는 -40℃ 이상의 온도에서 이완 시간이 10분 이상인 경우 최대 2GPa, 바람직하게는 0.5GPa이다.
바람직하게는, 상기 제2 폴리머 재료의 탄성 계수는 최대 0.1밀리초와 동일한 시간 상수 및 최대 40℃와 동일한 온도에 대해 최소 5GPa이다.
바람직하게는, 유리 시트의 두께는 1.5 내지 3mm이다.
바람직하게는, 상기 유리 시트는 화학적으로 강화된 유리, 특히 소다-석회 또는 알루미노실리케이트 유형으로 이루어지거나 열적으로 강화된다.
바람직하게는, 구조용 투명 기판은 적어도 하나의 유리 시트 또는 특히 알루미노실리케이트 또는 소다-석회 유형의 여러 라미네이트를 포함하며, 이들 중 적어도 하나는 화학적으로 강화될 수 있다. "유리"라는 용어는 이 경우 또한 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET)와 같은 투명한 구조용 올가닉 폴리머 재료를 나타낸다.
바람직하게는, 상기 제1 폴리머 재료는 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 단독으로 또는 이들의 몇몇 혼합물 또는 공중합체에서 선택된다.
바람직하게는, 상기 제2 폴리머 재료는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 단독으로 또는 그 중 몇가지의 혼합물 또는 공중합체와 같은 폴리에스테르로부터 선택된다.
종종, 상기 강성 제2 폴리머 재료는 상기 유리 시트의 가장자리로 연장된다. 그러나, 바람직하게는, 상기 강성 제2 폴리머 재료는 상기 유리 시트의 가장자리들에 대해 뒤로 들어와 있다. 이 배열은 글레이징의 주변(가장 추운 온도에 노출되는 구역)을 보다 유연하게 만들어 신뢰성을 향상시킨다. 강성 폴리머 재료와 가요성 폴리머 재료 사이의 인터페이스를 캡슐화하면 박리 위험이 제한된다. 또한 연결 시스템을 라우팅하기 위한 공간이 확보된다.
바람직하게는, 적층 글레이징의 외부 표면을 구성하도록 의도된 유리 시트 및 강성 폴리머 재료는 적층 글레이징의 고정 부분을 형성하지 않도록 구조용 투명 기판에 대해 뒤로 물러나 있다.
본 발명의 또 다른 주제는 상기 기재된 바와 같은 적층 글레이징을 항공기, 육상 또는 수상 차량용, 또는 건물용, 특히 항공기용 글레이징으로서 적용하는 데에 있다.
첨부된 도면은 본 발명을 보여준다.
도 1은 본 발명에 따른 적층 글레이징의 단면을 개략적으로 나타낸다.
도 2는 2차례의 우박 충격 시험 결과를 나타내는 그래프이다.
도 3은 본 발명에 따른 적층 글레이징의 개략적인 단면도로서, 외부 유리 시트 및 강성 폴리머 재료가 적층 글레이징의 고정물의 일부를 형성하지 않도록 구조용 투명 기판에 대해 뒤로 설정되어 있다.
도 4는 도 3의 글레이징을 항공기 객실에 고정한 것을 개략적으로 나타낸다.
도 5는 외부 유리 시트에 대해 뒤로 물러나 있는 강성 폴리머 재료만이 도 3의 것과 다른 본 발명에 따른 적층 글레이징의 단면을 개략적으로 나타낸다.
이 적층 글레이징은 2개의 메인 유리부재(main glass elements)를 포함한다: 구조용 투명 기판 또는 블록(1) 및 우박 또는 작은 새와 같은 비교적 불연속/가벼운 충격이 발생할 수 있는 외부 대기와 접촉하도록 의도된 유리 시트(2).
구조용 투명 블록(1)은 적층 글레이징이 예를 들어 항공기가 받을 수 있는 압력 변화 및 큰 새들과 같은 가장 큰 충격과 관련하여 필요한 모든 기계적 강도를 갖는 것을 보장하도록 만들어진다. 이것은 2.28mm 두께(일반적으로 1.5~3mm일 수 있음)의 PVB 층(6)에 의해 서로 결합된 화학적으로 강화된 8mm 두께의 두장의 알루미노실리케이트 유리(1a, 1b)로 형성된다.
유리 시트(2)는 1.5 내지 3mm의 두께를 갖는 화학적으로 강화된 소다-석회 유리로 만들어진다. 그것은 비교적 두꺼운 접착 중간층(3)에 의해 구조용 투명 블록(1)에 접착된다. 거의 불연속적인 우박 유형의 충격의 경우, 이 접착 중간층(3)을 형성하는 매트가 유리 시트(2) 아래에서 변형되어 유리 시트가 충격의 영향으로구부러질 수 있다.
접착 중간층(3)은 각각 두께가 0.25~2.5mm, 0.25~5mm인 두개의 열가소성 폴리우레탄(TPU)층(4a)(4b) 사이에 두께가 1 내지 9mm인 폴리메틸 메타크릴레이트 (PMMA)(5) 층으로 구성된다. 최대 0.1밀리초와 동일한 시간 상수 및 최대 40℃와 동일한 온도에 대한 PMMA(5)의 이완 계수는 6~7GPa이며, 최소 -40℃ 온도에서 최소 10분의 이완 시간에 대한 TPU의 이완 계수는 1GPa이다.
우박 충격 시험을 수행하기 위해, 모놀리식 구조용 플라이와 우박에 노출된 유리로 구성된 500mm × 500mm의 시험 시편을 사용하였으며, 선택적으로 PMMA에 의해 강화된 중간층 매트(TPU)에 의해 서로 결합되었다. 이러한 적층 글레이징의 구성은 다음 표에 나와 있다.
글레이징 명칭 구조 플라이 우박에 노출된 유리 중간층(mm)/PMMA (mm)/중간층(mm) 외부유리+중간층+PMMA (mm)
표준 유리 8 mm 2.8 mm 반강화 7.2/0/0 10.0
경량 유리 8 mm 1.6 mm 완전강화 7.2/0/0 8.8
강화 유리 8 mm 2.8 mm 반강화 1.25/4.5/1.25 9.8
경량 강화 유리 8 mm 1.6 mm 완전강화 1.25/6/1.25 10.1
강화 PMMA PMMA 18 mm 1.6 mm 완전강화 1.25/0/0 2.85
이들 5개의 적층 글레이징은 증분 속도(5m/s의 증가)로 발사되는 25mm 직경의 우박에 파손될 때까지 놓인다. 각 적층 글레이징 조성물에 대해 10개의 시험 시편이 사용된다. 결과는 도 2에 나와 있으며, 여기서
- 표준 글레이징은 검은색 원으로 표시된다,
- 경량 글레이징은 흰색 원으로 표시된다,
- 강화 글레이징은 검은색 사각형으로 표시된다,
- 경량 강화 글레이징은 흰색 사각형으로 표시된다, 그리고
- 강화 PMMA 글레이징은 회색 삼각형으로 표시된다.
도 2는 다음을 보여준다:
- 중간층의 보강 없이 외부 유리를 얇게 하면 우박에 대한 약화로 이어진다,
- 중간층의 2/3를 PMMA로 대체하면 우박에 대한 성능이 두 배가 된다,
- 경량 강화 글레이징은 표준 글레이징보다 1.8kg/m2 더 가볍지만 우박에 더 잘 견딘다.
도 3은 외부 분위기와 접촉하도록 의도된 유리 시트(2) 및 구조용 투명 기판(1a, 6, 1b)에 대해 뒤로 물러나 설정되어 있는 본 발명에 따른 복합 접착 중간층(4a, 5, 4b)을 도시한다.
도 4에서, 도 3의 중간층(4a, 5, 4b)은 참조 번호 3으로 단일 블록으로 도시되어 있다. 또는 클램프 또는 볼트로 항공기 객실에 기계적으로 연결(고정)해주는 글레이징 부분들이 두 개의 점선 영역으로 표시되어 있다. 유리 시트(2) 및 중간층(3)(강성 폴리머 재료(5) 포함)은 적층 글레이징의 고정부의 일부가 아니다. 유리 시트(2) 및 중간층(3)의 총 두께는 창유리 리테이너(7)와의 공기역학적 연속성을 이루도록 조정되며, 그 두께 자체는 가압력을 견딜 필요성에 의해 결정된다. 유리 시트(2)의 재료는 내마모성과 ITO(주석 도핑된 산화 인듐)를 기반으로 하는 결빙 방지 기능으로 가열 층을 지지할 수 있는 가능성을 보장한다. 따라서 중간층(3)은 유리(2)보다 밀도가 2.5배 낮은 3개의 폴리머 재료 층으로 구성된다. 중량 감소를 위해 유리 시트(2)의 두께를 최소화하고 중간층(3)의 두께를 증가시키는 것이 유리하다. 우박에 대한 저항성을 증가시키기 위해, 본 발명은 상술한 바와 같은 복합 중간층을 사용하는 바, 여기서 가요성 중합체 재료(4a)의 층이 너무 두껍지 않은 것이 특히 중요하다.
도 5에서, 강성 폴리머 재료(5)는 외부 유리 시트(2)에 대해 뒤로 물러나 설정된다. 폴리머 재료(5)의 뒤로 물러나 설정된 주변부는 가요성 폴리머 재료(4a, 4b)와 동일한 특성을 갖는 가요성 폴리머 재료(4c)에 의해 충전되거나 또는 플러깅됨으로써 연장된다.
1 구조용 투명 기판(structural transparent substrate)
1a, 1b 알루미노실리게이트 유리(aluminisilicate glass)
2 유리 시트(glass sheet)
3 접착 중간층(adhesive interlayer)
4a, 4b, 4c 가요성 폴리머 재료(flexible polymer material)
5 강성 폴리머 재료(stiff polymer material)
6 PVB
7 리테이너(retainer)

Claims (13)

  1. 4 내지 10 mm의 두께를 갖는 접착 중간층(3)에 의해서 적층 글레이징의 외부 표면을 구성하도록 의도된 0.5 내지 4 mm 두께의 유리 시트(2)에 결합된 구조용 투명 기판(1)를 포함하는 적층 글레이징에 있어서,
    상기 접착 중간층(3)은 유리 시트(2)와 접촉하며, -40℃ 이상의 온도에서 10분 이상의 이완 시간에 대해 2GPa 이하의 이완 계수를 갖는 가요성 제1 폴리머 재료의 0.25 내지 2.5mm 사이의 두께(4a)와 최대 0.1밀리초와 동일한 시간 상수 및 최대 40℃와 동일한 온도에 대해 적어도 4GPa와 동일한 이완 계수를 갖는 강성 제2 폴리머 재료의 두께(5)를 연속적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  2. 제1항에 있어서, 접착 중간층(3)의 두께의 40% 내지 90%는 상기 강성 제2 폴리머 재료(5)로 구성되고, 이 두께의 10% 내지 60%는 상기 가요성 제1 폴리머 재료(4a, 4b)로 구성되는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 가요성 제1 폴리머 재료의 두께(4b)는 상기 강성 제2 폴리머 재료의 두께(5)와 상기 구조용 투명 기판(1)의 사이에 삽입되어 상기 강성 제2 폴리머 재료의 두께(5)와 상기 구조용 투명 기판(1)과 접촉하는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제 1 폴리머 재료(4a, 4b)의 이완 계수는 -40℃ 이상의 온도에서 10분 이상의 이완 시간에 대해 최대 0.5GPa인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 폴리머 재료(5)의 탄성 계수는 최대 0.1 밀리초와 동일한 시간 상수 및 최대 40℃와 동일한 온도에 대해 최소 5 GPa인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 시트(2)의 두께는 1.5 내지 3mm인 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 시트(2)는 화학적으로 강화된 유리로, 특히 소다석회 또는 알루미노실리케이트 유형으로 이루어지거나 열적으로 강화되는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 구조용 투명 기판(1)는 적어도 하나의 유리 시트 또는 여러 개의 라미네이트(1a, 1b)를 포함하며, 특히 알루미노실리케이트 또는 소다-석회 유형으로, 적어도 그 중 하나는 화학적으로 강화된 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 폴리머 재료(4a, 4b)는 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리비닐 부티랄(PVB), 에틸렌-비닐 아세테이트(EVA) 단독으로 또는 이들의 몇몇 혼합물 또는 공중합체에서 선택되는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 폴리머 재료(5)는 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리카보네이트(PC), 폴리우레탄(PU), 폴리(에틸렌 테레프탈레이트)(PET) 같은 폴리에스터 단독으로 또는 이들의 몇몇 혼합물 또는 공중합체에서 선택되는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 강성 제2 폴리머 재료(5)는 상기 유리 시트(2)의 가장자리에 대해 뒤로 물러나 설정되는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유리 시트(2)와 상기 강성 폴리머 재료(5)가 적층 글레이징의 고정물의 일부를 형성하지 않도록 구조용 투명 기판(1; 1a, 6, 1b)에 대해 뒤로 물러나 설정되는 것을 특징으로 하는 적층 글레이징.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 적층 글레이징의 항공기, 육상 또는 수상 차량, 또는 건물을 위한 글레이징으로서의 용도.
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