TWI558679B - 膠合玻璃製造方法及其膠合玻璃 - Google Patents

Description

膠合玻璃製造方法及其膠合玻璃

本發明係有關於一種膠合玻璃製造方法及其膠合玻璃，尤指一種適合作為車窗或建築物窗戶用之安全玻璃或者是除霧玻璃的膠合玻璃製造方法及其膠合玻璃。

按膠合玻璃結構通常為將聚乙烯醇縮丁醛膜(下稱“PVB膜”)夾在二片玻璃中間所構成之透明積層片。膠合玻璃通常應用於建築物窗戶及汽車車窗的安全玻璃。它的主要作用在於吸收如由物件轟擊所引起的能量，不讓玻璃碎裂，以達到保護室內人員及車內乘客安全的目的。膠合玻璃同時也可透過在玻璃的積層結構中加入其他功能性薄膜，用以提供其他附加功效，例如設置抗UV及/或IR的薄膜以提高隔絕紫外線或隔熱效果，以及加熱薄膜，使玻璃具有除霧或加熱效果。

習用膠合玻璃製造方法，大致上為在兩片玻璃基材中間夾合一膠合膜(該膠合層通常為PVB膜)組合成一預壓件，然後經由加壓、加熱方式使膠合膜融化和兩玻璃基材結合，以形成一膠合玻璃。在膠合玻璃PVB膜與玻璃基材結合過程中，是透過加熱至140℃以上的溫度使PVB膜融化，使其均勻分佈於兩玻璃基材之間的間隙中，並與玻璃產生黏附力。

由於膠合玻璃通常使用於車窗或建築物窗戶的安全玻璃的用途，必須保持高度的透明度與透光性，因此必須避免在玻璃膠合 介面中殘留氣泡而影響到其透光性及外觀的美觀性，因此在將預壓件加熱成為膠合玻璃的過程中，必須透過加壓及加熱的方式使玻璃和PVB膜黏合的介面中殘留的氣體排出，以避免形成殘留於玻璃和PVB膜介面的氣泡。

習用的膠合玻璃除氣泡的方法，不外乎在加熱時同時透過加壓方式將預壓件積層介面中的氣泡排出，更進一步者會將所述預壓件裝置於一真空袋內，將真空袋內空氣抽除成為真空狀態，將袋體連同預壓件置入一壓力爐內加壓及加熱。由於預壓件在膠合過程中置於真空袋所形成的真空環境中，因此能夠將存於PVB和玻璃基材介面之間的殘留空氣抽除。

然而，習用的膠合玻璃製程中除了雖然採用所述除氣泡的措施，但因PVB膜具有吸水性，在PVB膜中含有的水分將會在膠合過程中汽化而形成氣泡，因此必須控制PVB的含水量保持於一定的重量百分比以下。例如美國專利US 5,536,347號教示了一種利用真空脫氣的膠合玻璃製造方法，其所運用的PVB中間層的含水量需保持於0.30至0.60重量%的範圍內。

因此，習用的膠合玻璃製程中，為控制PVB膜的含水量，通常必須嚴格地控制PVB膜的儲存環境，以及膠合玻璃的製造場所的環境條件。一般而言，習用的膠合玻璃的製程中，其PVB膜儲存在溫度：18℃、濕度：25%的環境中，以避免PVB膜的含水量過高，而使膠合玻璃成品形成氣泡殘留。而於膠合玻璃的製造程序中，PVB膜也可能從生產場所的空氣中吸收水分，而產生氣泡殘留，因此在習用的膠合玻璃製造方法的規範中，也必須嚴格控制生產場所的溫度及濕度。

由於以上原因，使得習用的膠合玻璃的PVB膜儲存成本增加，而且用以製造膠合玻璃的廠房環境也必須嚴格控制溫度與濕度，故使得膠合玻璃的製程條件控制不易，且生產成本增加。

故，如何藉由製程技術的改良，來降低膠合玻璃製程的難度 並降低成本，已成為該項事業所欲解決的重要課題之一。

本發明主要目的在提供一種能夠簡化原料儲存場所以及組裝工作場所環境條件控制難度，以降低製造成本的膠合玻璃製造方法。本發明同時還提供一種以所述方法製備的膠合玻璃。

本發明實施例揭露之膠合玻璃製造方法，其包括：準備一第一膠合膜，所述第一膠合膜為聚乙烯醇縮丁醛薄膜；進行一預烘烤步驟，所述預烘烤步驟為將所述第一膠合膜以80℃至110℃之溫度烘烤超過8小時以上時間；準備一第一透明基材與一第二透明基材；進行一積層片壓合步驟，所述預壓合程序為在室溫環境下將所述第一膠合膜貼合於所述第一透明基材的一側面，並於第一膠合膜與第一透明基材貼合完成後將所述第二透明基材貼合於所述第一膠合膜相對於所述第一透明基材的另一側面上，組合成一積層片；進行一積層片封裝步驟，將所述積層片置入一真空袋，並將所述真空袋內部氣體抽除形成真空狀態；進行一膠合步驟，所述膠合步驟為將所述真空袋連同所述積層片置入一壓力爐內，於所述壓力爐內加熱至90℃至130℃之溫度，壓力介於3kg/cm²至5kg/cm²之間的條件下，持續加熱3小時以上時間，使所述第一膠合膜融化將所述第一透明基材與所述第二透明基材黏合形成所述膠合玻璃。

較佳實施例中，所述積層片壓合步驟中，進一步將一加熱膜設置於所述第一膠合膜與所述第二透明基材之間，並將一第二膠合膜設置於所述加熱膜與所述第二透明基材之間；其中所述第二膠合膜為聚乙烯醇縮丁醛薄膜。

較佳實施例中，所述預烘烤步驟中，所述第一膠合膜烘烤之時間超過12小時。

較佳實施例中，所述預烘烤步驟中採用之烘烤溫度介於95℃至105℃。

較佳實施例中，所述中所述膠合步驟之加熱溫度介於110℃至120℃之間，壓力介於3kg/cm²至5kg/cm²之間，加熱時間為3小時以上。

本發明實施例同時提供一種以所述膠合玻璃製造方法製備的膠合玻璃，其中所述第一透明基材及所述第二透明基材為玻璃基材，且所述第二透明基材與所述第一膠合膜之間進一步設置一加熱膜，且於所述加熱膜與所述第二透明基材之間設置一第二膠合膜，所述加熱膜和所述第二透明基材之間透過所述第二膠合膜黏貼在一起。

較佳實施例中，所述加熱膜為一透明導電膜，且所述加熱膜具有至少一導電電極，至少一所述導電電極和一控溫裝置電性連接，所述控溫裝置透過傳送電流至所述導電電極使所述加熱膜產生溫度。

較佳實施例中，所述導熱膜具有至少一溫度感測器，所述溫度感測器和所述控溫裝置電性連接，所述溫度感測器和所述控溫裝置的一溫度控制電路電性連接。

本發明的有益效果在於，能夠有效避免膠合玻璃成品因膠合膜含水量過高而產生氣泡殘留的問題，同時能夠降低膠合膜原料儲存作業的成本，以及使膠合玻璃製程條件的控制較為簡易，並降低作業成本。

為使能更進一步瞭解本發明的特徵及技術內容，請參閱以下有關本發明的詳細說明與附圖，然而所附圖式僅提供參考與說明用，並非用來對本發明加以限制者。

S1‧‧‧膠合膜準備步驟

S2‧‧‧膠合膜預烘烤步驟

S3‧‧‧透明基材準備步驟

S4‧‧‧積層片壓合步驟

S5‧‧‧積層片封裝步驟

S6‧‧‧抽真空步驟

S7‧‧‧膠合步驟

S8‧‧‧成品修整步驟

10‧‧‧積層片

11‧‧‧第一透明基材

12‧‧‧第二透明基材

13‧‧‧第一膠合膜

14‧‧‧加熱膜

15‧‧‧第二膠合膜

16‧‧‧導電電極

161‧‧‧連接端

17‧‧‧溫度感測器

20‧‧‧真空袋

21‧‧‧抽氣口

30‧‧‧壓力爐

31‧‧‧加熱裝置

40‧‧‧控溫電路

50‧‧‧膠合玻璃成品

51‧‧‧邊緣區域

52‧‧‧主要區域

圖1為本發明製造方法流程圖。

圖2為本發明第一實施例之膠合玻璃製造方法中的積層片疊合步驟的製造流程示意圖。

圖3為本發明第一實施例之膠合玻璃製造方法中的膠合步驟的製 造流程示意圖。

圖4為本發明第一實施例之膠合玻璃成品的局部剖面立體構造示意圖。

圖5為本發明第二實施例之膠合玻璃製造方法中的積層片疊合步驟的製造流程示意圖。

圖6為本發明第二實施例之膠合玻璃成品的局部剖面立體構造示意圖。

圖7為本發明第二實施例之膠合玻璃成品用作為一除霧玻璃之實施例的平面構造示意圖。

圖8為本發明製成之膠合玻璃測試成品的前視圖。

〔第一實施例〕

請參閱圖1至圖4所示，本發明第一實施例所揭露之膠合玻璃製造方法所製造之膠合玻璃成品為一種安全玻璃，其製成之膠合玻璃成品如圖4所示，係於一第一透明基材11與一第二透明基材12之間夾合一PVB材質的第一膠合膜13，所述第一膠合膜13經由加壓及加熱方式使其和第一透明基材11與第二透明基材12的內側表面黏合，而形成一膠合安全玻璃。

如圖1所示，本發明製造方法的程序中，首先步驟S1為一膠合膜準備步驟，該步驟中包括將後續程序所需使用的膠合膜從儲存場所取出，以及經由適當的裁剪等加工程序，使膠合膜成為適合於欲製造的膠合玻璃使用的大小尺寸。本發明所使用的膠合膜係選用聚乙烯醇縮丁醛膜(以下簡稱PVB膜)，PVB膜的特性為透明，其融點約為170℃，且加熱至70℃以上的溫度會開始軟化。PVB膜軟化後具有黏附力，因此能夠作為膠合玻璃的黏著劑，且於冷卻凝固後具有強韌特性，而能夠加強玻璃的防碎及抗爆的能力。

本發明採用的膠合膜係採用市售成捲狀的PVB膜，其中該 PVB膜已預先貼合在一離型紙上，以防止PVB膜彼此沾黏，且使PVB膜易於進行搬運、儲存及裁剪等程序。

步驟S2為一膠合膜預烘烤步驟，在該步驟中，係將步驟S1所準備的膠合膜在使用前先以80℃至110℃之溫度烘烤超過8小時以上時間，膠合膜預烘烤的目的，在於除去所述膠合膜中所含的水分，避免後續程序中產生氣泡。

本發明方法的主要特點，在於所述膠合膜在進行膠合作業前，經由該預烘烤步驟後便能夠克服膠合膜內含水過高而造成氣泡殘留問題，因此使得膠合膜只需儲存在一般室溫環境下，使用前進行所述預烘烤程序即可，而不需要特別控制儲存環境的溫度及濕度，故使得膠合膜儲存的成本大幅降低。

所述膠合膜預烘烤程序必須注意下列事項，首先預烘烤溫度必須達到能使水分揮發的溫度，但是卻又必須兼顧溫度不能過高，使膠合膜產生縐摺導致膠合膜無法使用的情形產生。經由實驗，本發明預烘烤溫度可採80℃至110℃之溫度範圍內進行烘烤，而較佳者，為95℃至105℃之溫度範圍。

預烘烤時間為另一重要因素，本發明經由實驗，烘烤時間必須達8小時以上，而較佳者為12小時以上。因此本發明的預烘烤步驟的實際操作，能夠在膠合玻璃的膠合作業預定進行的前一工作日將預定使用的膠合膜準備完成後，放置於具有加熱裝置的一暫存空間(例如：烤爐、加熱室)內，然後將所述暫存空間加熱至前述預烘烤溫度後，將膠合膜放置在該暫存空間中持續保持溫度，直到隔日預定進行膠合玻璃的製造作業時再將膠合膜取出使用。

所述膠合膜預烘烤完成後，不需特別控制其存放空間的溫度及濕度，但必須注意預烘烤步驟結束後，膠合膜暴露於室溫環境下的時間不能太長，經由實驗，本發明膠合膜於預烘烤步驟結束後8小時內使用，則膠合膜的含水量尚能夠控制於不致產生氣泡 的程度，故本發明的膠合玻璃製造方法中，於膠合膜預烘烤步驟結束後，必須注意膠合膜暴露於空氣中時間不得超過8小時，亦即如圖1所示製造程序中，從膠合膜預烘烤步驟(步驟S2)結束至積層片壓合步驟(步驟S4)必須在8小時以內時間完成。

預烘烤步驟完成後，進行透明基材的準備步驟S3，本發明採用透明基材為玻璃，在步驟S3中，預先將玻璃基材裁切為所述第一透明基材11與第二透明基材12，並將第一透明基材11與第二透明基材12經由清洗、乾燥等步驟處理，以準備進行後續的膠合玻璃製造程序。

步驟S4為積層片壓合步驟，請同時參考圖2所示，在積層片壓合步驟中係將所述第一透明基材11、第一膠合膜13、與第二透明基材12依序地疊合在一起，並且壓合成為一積層片10。本發明進行積層片壓合步驟中，因為第一膠合膜13已經過預烘烤使其含水量降低，因此該積層片壓合步驟能夠在室溫環境下進行，而不需特別控制其溫度及濕度，故使得該積層片壓合步驟的製程條件控制較為簡單，且作業成本及設備成本也大幅降低。

緊接著進行一積層片封裝步驟S5，如圖3所示，在此步驟中，係將所述積層片10裝入一真空袋20的內部，然後進行一抽真空步驟S6將真空袋20內部空氣抽除，使真空袋20內部形成真空狀態，而使得所述積層片10被容置在一真空的環境下。該真空袋20可採用PE材質製成，因此使該真空袋20可耐高溫，且其具有可供抽除空氣的抽氣口21，因此可從抽氣口21將真空袋20內部空氣抽除而成為真空狀態。

接著進行一膠合步驟S7，係將包覆在真空袋20內的積層片10連同真空袋20一起置入一壓力爐30內，並在真空正壓狀態下進行加熱，使第一膠合膜13軟化並和第一透明基材11與第二透明基材12黏合，形成所述膠合玻璃的成品。

如圖3所示，所述積層片10連同真空袋20置入於壓力爐30 後，係於溫度介於90℃至130℃之間，壓力介於3kg/cm²至5kg/cm²之間的壓力環境下，持續加熱3小時以上時間。上述加工條件，較佳者為110℃至120℃之間，壓力介於3kg/cm²至4kg/cm²之間，加熱時間為3小時以上。

該壓力爐30內能夠以注入高壓氣體方式使其內部形成高壓環境，因此壓力爐30內的壓力施加於真空袋20表面後，因真空袋20為柔軟材質且其內部已形成真空，因此壓力爐30施加於真空袋20表面的壓力能夠轉移施壓於積層片10，因此使得積層片10承受壓力爐30受壓。壓力爐30內還設置有加熱裝置31，透過加熱裝置31能夠對積層片10平均地加熱，因此使積層片10在承受壓力的環境下被加熱至使第一膠合膜13軟化的溫度。

在此步驟中，該積層片10由於被封在真空袋20內部，因此當其受熱並受壓時，積層片10的各材料層內的氣體便受到壓力擠壓，並且受到真空吸引而排出。

上述膠合步驟完成後，緊接著將膠合玻璃成品從真空袋取出，進行成品修整步驟，例如：將膠合後從膠合玻璃成品邊緣溢出的膠合膜修除(步驟S8)，便可完成整個膠合玻璃的製造程序。

〔第二實施例〕

如圖5至圖7所示，本發明第二實施例所揭露之膠合玻璃製造方法所製造之成品為一種具有加熱器的膠合玻璃，其製成之膠合玻璃成品如圖6及圖7所示。該膠合玻璃的積層片10之結構由圖中所示的從上到下依序為一透明基材11、第一膠合膜13、加熱膜14、二膠合膜15及第二透明基材12，其中加熱膜14的兩側面分別透過第一膠合膜13及第二膠合膜15黏合於第一透明基材11與第二透明基材12的內側面黏合。

且如圖7所示，該膠合玻璃的加熱膜14至少一側設置一導電電極16，該導電電極16至少一端露出於膠合玻璃之積層片10的外側，形成一連接端161，透過連接端161和一控溫電路40電性 連接。所述加熱膜14可以為透明導電膜(Transparent Conducting Oxides Film，TCO)，其為透明高分子薄膜表面設有透明的導電氧化物薄膜，並形成導電圖案，當該加熱膜14通電時能成為一平面狀的發熱源。

該加熱膜14上另設有至少一溫度感測器17，該溫度感測器17和所述控溫電路40內部的一溫度控制電路(圖中未示)電性連接。該溫度感測器17能夠偵測該加熱膜14產生的溫度，並回饋訊號到該溫度控制電路，使溫度控制電路能夠偵測並控制該加熱膜14的加熱與溫度。

第二實施例的膠合玻璃，利用加熱膜14取代習用電熱線作為發熱源，其能夠達到更為省電，且加熱迅速且平均的優點，同時又可達完成透明的狀態，因此更適合用作為車窗除霧裝置，以及門窗、浴室、冷凍櫃門使用的除霧玻璃。

第二實施例的膠合玻璃的製造方法，如圖5所示，其製程和第一實施例相較，差別者在於前述積層片壓合步驟中，進一步於第一膠合膜13與第二透明基材12之間設置一加熱膜14，並於加熱膜14和第二透明基材12間設置一第二膠合膜15。因此第二實施例的積層片10疊合後的結構形成了第一透明基材11、第一膠合膜13、加熱膜14、第二膠合膜15、及第二透明基材12依序疊合在一起的多層結構(如圖6所示)。

〔實施例的可能功效〕

本發明透過將PVB膜在進行膠合玻璃製造作業前預先烘烤後再使用的方法，能夠於一般室溫條件下儲存用作為膠合膜的PVB膜，其縱使在一般室溫及濕度條件的場所以開放性的方式儲存PVB膜，也能夠使PVB膜經由預烘烤後使含水量降低到符合要求的水準，故能夠降低膠合膜原料儲存作業的成本。同時本發明的膠合玻璃製造方法在進行膠合玻璃膠合作業的工作環境也能夠在正常室溫及濕度環境下進行，而不需特別控制溫度與低濕度的環 境，，因此使得本發明方法的製程條件控制更為簡易，且使生產成本降低。

利用本發明方法製作的膠合玻璃的除氣泡效果，能夠透過以下方式測試。如圖8所示，依據CNS 10985汽車安全玻璃的規範，如圖8所示的膠合玻璃成品必須於100℃沸水中煮兩小時後，允許玻璃產生龜裂，但在膠合玻璃成品50的主要區域52不得產生氣泡，而僅能夠在膠合玻璃成品的邊緣區域51(所述邊緣區域51為距離邊緣15mm的範圍)，以及膠合玻璃成品50裂痕周圍的10mm區域範圍內能夠有氣泡產生，方能夠符合規範。

如下表所示，為利用本發明的方法，將膠合膜經由預烘烤步驟後再進行與玻璃基材進行膠合作業的方法，和其他不同條件處理的PVB膜製成的膠合玻璃成品的測試結果比較： 綜上所述，本發明的膠合玻璃製造方法能夠有效避免膠合玻璃成品因膠合膜含水量過高而產生氣泡殘留的問題，同時能夠降低膠合膜原料儲存作業的成本，以及使膠合玻璃製程條件的控制較為簡易，並降低作業成本的功效。惟以上所述僅為本發明的較佳可行實施例，非因此侷限本發明的專利範圍，故舉凡運用本發明說明書及圖式內容所做的等效技術變化，均包含於本發明的保護範圍內。

S1‧‧‧膠合膜準備步驟

S2‧‧‧膠合膜預烘烤步驟

S3‧‧‧透明基材準備步驟

S4‧‧‧積層片壓合步驟

S5‧‧‧積層片封裝步驟

S6‧‧‧抽真空步驟

S7‧‧‧膠合步驟

S8‧‧‧成品修整步驟

Claims (10)

1. 一種膠合玻璃製造方法，其包括：準備一第一膠合膜，所述第一膠合膜為聚乙烯醇縮丁醛薄膜；進行一預烘烤步驟，所述預烘烤步驟為將所述第一膠合膜以80℃至110℃之溫度烘烤超過8小時以上時間；準備一第一透明基材與一第二透明基材；進行一積層片壓合步驟，所述預壓合程序為在室溫環境下將所述第一膠合膜貼合於所述第一透明基材的一側面，並於第一膠合膜與第一透明基材貼合完成後將所述第二透明基材貼合於所述第一膠合膜相對於所述第一透明基材的另一側面上，組合成一積層片；進行一積層片封裝步驟，將所述積層片置入一真空袋，並將所述真空袋內部氣體抽除形成真空狀態；進行一膠合步驟，所述膠合步驟為將所述真空袋連同所述積層片置入一壓力爐內，於所述壓力爐內加熱至90℃至130℃之溫度，3kg/cm²至5kg/cm²之間的壓力環境下，持續加熱3小時以上時間，使所述第一膠合膜融化將所述第一透明基材與所述第二透明基材黏合形成所述膠合玻璃。
2. 如請求項1所述之膠合玻璃製造方法，其中所述積層片壓合步驟中，進一步將一加熱膜設置於所述第一膠合膜與所述第二透明基材之間，並將一第二膠合膜設置於所述加熱膜與所述第二透明基材之間；其中所述第二膠合膜為聚乙烯醇縮丁醛薄膜。
3. 如請求項2所述之膠合玻璃製造方法，其中所述第一透明基材與所述第二透明基材為玻璃基材。
4. 如請求項1或3所述之膠合玻璃製造方法，其中所述預烘烤步驟中，烘烤時間超過12小時。
5. 如請求項4所述之膠合玻璃製造方法，其中所述預烘烤步驟中 烘烤溫度介於95℃至105℃之間。
6. 如請求項5所述之膠合玻璃製造方法，其中所述膠合步驟之加熱溫度介於110℃至120℃之間，壓力介於3kg/cm²至4kg/cm²之間，加熱時間為3小時以上。
7. 一種如請求項1所述之方法製備的膠合玻璃，其中所述第一透明基材及所述第二透明基材為玻璃基材。
8. 如請求項7所述之膠合玻璃，其中所述第二透明基材與所述第一膠合膜之間進一步設置一加熱膜，且於所述加熱膜與所述第二透明基材之間設置一第二膠合膜，所述加熱膜和所述第二透明基材之間透過所述第二膠合膜黏貼在一起。
9. 如請求項8所述之膠合玻璃，所述加熱膜為一透明導電膜，且所述加熱膜具有至少一導電電極，至少一所述導電電極和一控溫裝置電性連接，所述控溫裝置透過傳送電流至所述導電電極使所述加熱膜產生溫度。
10. 如請求項9所述之膠合玻璃，其中所述導熱膜具有至少一溫度感測器，所述溫度感測器和所述控溫裝置電性連接，所述溫度感測器和所述控溫裝置的一溫度控制電路電性連接。