CN109311278A - 具有耐弯曲性的层压玻璃结构 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种层压玻璃结构,其包括非玻璃衬底、柔性玻璃片,和粘合剂。所述非玻璃衬底包括聚合物浸渍纸的一个或多个层、上主表面和下主表面。所述非玻璃衬底还包含在距所述下主表面的选定深度处的下湿气屏障。所述柔性玻璃片具有不大于0.3mm的厚度并且是用所述粘合剂层压至所述非玻璃衬底的所述上主表面。任选的上湿气屏障也可以在距所述上主表面的选定深度处包括在所述非玻璃衬底内。
Description
本申请要求2016年5月2日提交的美国申请第62/330540号的优先权的权益,所述申请的内容以引用的方式整体并入本文。
技术领域
本公开涉及层压玻璃结构,并且更具体地涉及针对耐弯曲性、湿气不敏感性和温度不敏感性构造的层压玻璃结构和设计。
背景技术
层压玻璃结构可在各种电器、汽车部件、建筑结构和电子设备等等的制造中用作部件。例如,层压玻璃结构可被并入作为用于诸如冰箱、防溅挡板、装饰性玻璃板或电视的各种最终产品的覆盖玻璃。层压玻璃结构还可以使用在装饰性壁面板、被设计来用于便于清洁的面板和薄玻璃表面受重视的其它层压板应用中。
然而,层压玻璃结构通常由非玻璃衬底、粘合剂和玻璃片组成。在这些构型中,层压玻璃结构可对温度和/或湿气的变化特别敏感,温度和湿气两者单独或以组合方式可导致非玻璃衬底的膨胀和/或收缩。继而,与温度和/或湿气相关联的膨胀和收缩效应可导致层压玻璃结构内的增加量级的机械应力。这些应力可在弯曲、裂缝、缺陷、脱层和在制造时或在含有这些结构的产品的使用寿命期间、在层压玻璃结构的使用期间显现在层压玻璃结构内的其它缺陷中显示。
因此,需要具有耐弯曲性、湿气不敏感性和温度不敏感性的层压玻璃结构和设计。
发明内容
根据本公开的第一方面,提供一种层压玻璃结构,其包括非玻璃衬底、柔性玻璃片和粘合剂。所述非玻璃衬底包括聚合物浸渍纸的一个或多个层、上主表面和下主表面。所述非玻璃衬底还包含在距所述下主表面的选定深度处的下湿气屏障。所述柔性玻璃片具有不大于0.3mm的厚度并且是用所述粘合剂层压至所述非玻璃衬底的所述上主表面。
根据第二方面,提供方面1的结构,其中所述结构在暴露24小时的在70℃处的干燥演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第三方面,提供方面1或2的结构,其中所述结构在暴露7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第四方面,提供方面1-3中任一方面的结构,其中所述结构在暴露96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第五方面,提供方面1-4中任一方面的结构,其中所述下湿气屏障包含具有从约20微米至约60微米的厚度的铝箔。
根据第六方面,提供方面1-4中任一方面的结构,其中:所述下湿气屏障具有从约20微米至约60微米的厚度;所述下湿气屏障包含选自由以下各项组成的组的材料:玻璃、聚合物、金属、陶瓷,和其组合;并且所述下湿气屏障在45℃处展现不超过所述柔性玻璃片的湿气扩散率的10,000倍的湿气扩散率。
根据第七方面,提供方面1-6中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含多个聚合物浸渍纸。
根据第八方面,提供方面1-7中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底、所述柔性玻璃片和所述粘合剂的总厚度从约4mm至约25mm。
根据第九方面,提供方面1-8中任一方面的结构,其中所述上主表面和所述下主表面各自包含三聚氰胺浸渍装饰性层。
根据第十方面,提供方面1-9中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含接近于所述上主表面的上部分和接近于所述下主表面的下部分,并且所述下部分展现相比于所述上部分的湿气扩散率的较低湿气扩散率。
根据本公开的第十一方面,提供一种层压玻璃结构,其包括非玻璃衬底、柔性玻璃片和粘合剂。所述非玻璃衬底包括聚合物浸渍纸的一个或多个层、上主表面和下主表面。所述非玻璃衬底还包含在距所述下主表面的选定深度处的下湿气屏障和在距所述上主表面的选定深度处的上湿气屏障。所述柔性玻璃片具有不大于0.3mm的厚度并且是用所述粘合剂层压至所述非玻璃衬底的所述上主表面。
根据第十二方面,提供方面11的结构,其中所述结构在暴露于24小时的在70℃处的干燥演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第十三方面,提供方面11或12的结构,其中所述结构在暴露于7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第十四方面,提供方面11-13中任一方面的结构,其中所述结构在暴露于96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第十五方面,提供方面11-14中任一方面的结构,其中所述上湿气屏障和所述下湿气屏障包含具有从约20微米至约60微米的厚度的铝箔。
根据第十六方面,提供方面11-14中任一方面的结构,其中:所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个具有从约20微米至约60微米的厚度;所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个包含选自由以下各项组成的组的材料:玻璃、聚合物、金属、陶瓷,和其组合;并且所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个在45℃处展现不超过所述柔性玻璃片的所述湿气扩散率的10,000倍的湿气扩散率。
根据第十七方面,提供方面11-16中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含多个聚合物浸渍纸。
根据第十八方面,提供方面11-17中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底、所述柔性玻璃片和所述粘合剂的总厚度从约4mm至约25mm。
根据第十九方面,提供方面11-18中任一方面的结构,其中所述上主表面和所述下主表面各自包含三聚氰胺浸渍装饰性层。
根据第二十方面,提供方面11-19中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含接近于所述上主表面的上部分和接近于所述下主表面的下部分,并且所述下部分展现相比于所述上部分的湿气扩散率的较低湿气扩散率。
根据第二十一方面,提供一种层压玻璃结构,其包括非玻璃衬底、柔性玻璃片和粘合剂。所述非玻璃衬底包括高压层压板(HPL)、上主表面和下主表面。所述非玻璃衬底还包含在距所述下主表面的选定深度处的下湿气屏障。所述柔性玻璃片具有不大于0.3mm的厚度并且是用所述粘合剂层压至所述非玻璃衬底的所述上主表面。所述下湿气屏障也具有从约20微米至约60微米的厚度。所述非玻璃衬底、所述柔性玻璃片和所述粘合剂的总厚度从约4mm至约25mm。此外,所述结构在暴露于(a)24小时的在70℃处的干燥演进;(b)7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进;以及(c)96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
根据第二十二方面,提供方面21的结构,其中所述下湿气屏障包含铝箔。
根据第二十三方面,提供方面21的结构,其中:所述下湿气屏障包含选自由以下各项组成的组的材料:玻璃、聚合物、金属、陶瓷,和其组合;并且所述下湿气屏障在23℃与70℃之间展现的湿气扩散率不超过所述柔性玻璃片的湿气扩散率的110%。
根据第二十四方面,提供方面21-23中任一方面的结构,其中所述上主表面和所述下主表面各自包含三聚氰胺浸渍装饰性层。
根据第二十五方面,提供方面21-24中任一方面的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含接近于所述上主表面和上部分和接近于所述下主表面的下部分,并且所述下部分展现相比于所述上部的所述湿气扩散率的较低湿气扩散率。
额外特征和优点将在以下详细描述中阐述,并且部分地将由本领域技术人员从描述容易地显而易见,或通过实践在所撰写的描述和所附附图中举例说明的本公开认识到。应了解,以上一般描述和以下详细描述两者仅仅是本公开的示范,并且意图提供概述或框架以理解本公开主张的其本质和特性。
包括附图以提供对本公开的原理的进一步理解并且所述附图并入本说明书且构成本说明书的一部分。附图说明一个或多个实施方案,并且与描述一起用来通过举例的方式解释本公开的原理和操作。将理解的是,在本说明中和在附图中所公开的本公开的各种特征可以任何和所有组合使用。通过非限制实例的方式,本公开的各种特征可根据以下方面彼此组合。
附图说明
本公开的这些和其它特征、方面和优点在参考附图阅读本公开的以下详细描述时被更好地理解,在附图中:
图1例示常规层压玻璃结构的横截面图;
图1A例示在经历与高温和/或低湿度相关联的弯曲时的图1中所描绘的常规层压玻璃结构;
图1B例示在经历与高湿度相关联的弯曲时的图1中所描绘的常规层压玻璃结构;
图2例示根据本公开的方面的具有下湿气屏障的层压玻璃结构的实施方案的横截面图;
图2A例示根据本公开的方面的具有下湿气屏障的层压玻璃结构的分解横截面图;
图3例示根据本公开的方面的具有上湿气屏障和下湿气屏障的层压玻璃结构的实施方案的横截面图;并且
图3A例示根据本公开的方面的具有上湿气屏障和下湿气屏障的层压玻璃结构的分解横截面图。
具体实施方式
在以下详述中,出于解释而非限制目的,阐述公开特定细节的示例性实施方案以提供对本公开的各种原理的透彻理解。然而,对受益于本公开的一般技术人员显而易见的是,本公开可以在脱离本文所公开的特定细节的其它实施方案中实践。此外,可省略众所周知的设备、方法和材料的描述,以便不模糊本公开的各种原理的描述。最终,在适用的情况下,相同附图标号是指相同元件。
在本文中,范围可表达为从“约”一个特定值和/或至“约”另一个特定值。当表达这种范围时,另一个实施方案包括从所述一个特定值和/或到所述另一个特定值。类似地,在通过使用先行词“约”将值表示为近似值时,应理解特定值形成另一个实施方案。应进一步理解,范围中的每一个的端点相对于另一个端点并且独立于另一个端点有效。
如本文中所使用的方向术语——例如上、下、右、左、前、后、顶部、底部——仅参考如所绘制的各图做出,并且并非意图暗示绝对方位。
除非另外明确说明,否则决不意图将本文阐述的任何方法解释为要求以特定顺序执行其步骤。因此,在方法权利要求项没有实际叙述其步骤遵循的顺序或在权利要求书或描述中没有另外具体说明各步骤要限于特定顺序的情况下,决不意图在任何方面推断顺序。这适用于任何可能的用于解释的非表达基础,包括:相对于步骤安排或操作流程的逻辑项;从语法组织或标点符号得到的清晰含义;在本说明书中描述的实施方案的数量或类型。
除非上下文另外明确指出,否则如本文所用,单数形式“一个(种)(a/an)”和“所述(the)”包括复数对象。因此,例如,除非上下文另外说明,否则提及“部件”可包括具有两个或更多个此类部件的方面。
还如本文所使用,术语“湿气扩散率”可以与“水蒸汽透过速率”可互换地使用。此外,水蒸汽透过速率(WVTR)可用“ASTM F1249-13“Standard Test Method for WaterVapor Transmission Rate Through Plastic Film and Sheeting Using a ModulatedInfrared Sensor””或ASTM E398-13“Standard Test Method for Water VaporTransmission Rate of Sheet Materials Using Dynamic Relative HumidityMeasurement”测量,其中两个文献以引用的方式并入本公开。
本文公开的是具有耐弯曲性、湿气不敏感性和/或温度不敏感性的各种层压玻璃结构和设计。一般来说,这些层压玻璃结构包括非玻璃衬底和柔性玻璃片,所述柔性玻璃片用粘合剂层压至衬底。非玻璃衬底包含在层压玻璃结构内的非玻璃衬底的非玻璃侧处或附近的湿气平衡材料、元件或屏障,以降低结构的这个侧上的湿气进入或逸出的速率。非玻璃衬底可包含在层压玻璃结构内的非玻璃衬底的玻璃侧处或附近的类似或相同湿气平衡材料、元件或屏障。通过选择和/或将平衡元件安置在非玻璃衬底内使得其展现相当于或小于通过柔性玻璃片的湿气扩散率的湿气扩散率,整体层压玻璃结构中的弯曲可在制造时和贯穿层压玻璃结构的使用寿命中被消除或以其它方式降低至层压玻璃结构中的可接受水平。此外,层压玻璃结构的非玻璃侧上的非玻璃衬底的部分,或全部非玻璃衬底,可进行组成修改以降低湿气扩散率以减少结构的远离柔性玻璃片的这个侧上的湿气进入和逸出的速率,具有与包括湿气平衡元件或屏障相同或类似的效益。
先前湿气平衡方法,无论通过湿气平衡元件和屏障、通过组成调整,或通过这些方法的组合,向本公开的层压玻璃结构提供显著的优点。例如,可根据用在层压玻璃结构中的柔性玻璃片的组成和湿气扩散率调整这些方法,从而便于设计灵活性和可制造性。此外,湿气屏障和对非玻璃衬底的任何组成修改大体用衬底隐藏,从而允许层压玻璃结构的两个侧被制造成具有装饰性表面特征。另外,这些方法从产品切割和成形观点来看利于增强可制造性。具体来说,这些方法不显著地改变层压玻璃结构的整体尺寸和机械性质,使得常规切割和抛光方法(例如,计算机数控(CNC)机械加工、手持式刨槽机、圆形锯、钻机等)甚至在柔性玻璃片的层压之后仍然可用来将结构制备成其最终产品形式。
参考图1、图1A和图1B,描绘常规层压玻璃结构以例示由本公开的层压玻璃结构(参见,例如,图2、图2A、图3、图3A中所描绘的层压玻璃结构100a、100b)克服的弯曲问题。包括玻璃片212、粘合剂222和非玻璃衬底216的常规层压玻璃结构200示意性地例示在图1中。玻璃片212的下主表面224通过粘合剂222层压至非玻璃衬底216的上主表面226。此外,非玻璃衬底216示出为在常规层压玻璃结构200的非玻璃侧上具有下主表面228。
再次参考图1,当将玻璃片212层压至非玻璃衬底216的上主表面226时,所得层压玻璃结构200是不平衡条件。具体来说,玻璃片212在非玻璃衬底216上形成气密或几乎气密的屏障,所述气密或几乎气密的屏障减少水通过上主表面226进入非玻璃衬底216中和离开非玻璃衬底216的扩散速率。因此,水进入和离开下主表面228和非玻璃衬底216的边缘的扩散速率高于水进入或离开上主表面226的扩散速率。
当常规层压玻璃结构200暴露于高温度和/或低湿度条件时,非玻璃衬底216将优选地自下主表面228和边缘干燥。这将导致接近于下主表面228(即,层压玻璃结构的非玻璃侧)的非玻璃衬底的皱缩和/或非玻璃衬底相对于柔性玻璃片的皱缩。继而,皱缩将导致常规层压玻璃结构200在朝着玻璃片212的向上方向的弯曲230,如图1A中在测试表面300上所示。如本文所使用,层压玻璃结构的向上弯曲通过正(+)弯曲值表示,所述向上弯曲将玻璃片212置于拉伸中或置于相对于朝着非玻璃衬底的方向的凹形取向中。
另外,在高湿度条件下,常规层压玻璃结构200的非玻璃衬底216将优选地通过下主表面228吸收湿气。最终效应是湿气吸收将导致常规层压玻璃结构200的这个侧的膨胀和/或非玻璃衬底相对于柔性玻璃片的膨胀。如图1B中所示,常规层压玻璃结构200在测试表面300上的这个侧的膨胀将导致在远离玻璃片212的向下方向上的弯曲230。如本文所使用,层压玻璃结构的向下弯曲通过负(-)弯曲值表示,所述向下弯曲将玻璃片212置于压缩中或置于相对于朝着非玻璃衬底的方向的凸形取向中。
现在参考图2,根据本公开的一个实施方案提供示范性层压玻璃结构100a。层压玻璃结构100a包括非玻璃衬底16、柔性玻璃片12和下湿气屏障40。非玻璃衬底16包括聚合物浸渍纸的一个或多个层、上主表面26和下主表面28。柔性玻璃片12具有厚度13并且用粘合剂22层压至非玻璃衬底16的上主表面26。下湿气屏障40在距下主表面28的选定深度42处设置在非玻璃衬底16内。
在层压玻璃结构100a内,非玻璃衬底16主要由非玻璃材料组成。非玻璃衬底16的具体实例包括但不限于木材、纤维板、层压板、复合物、聚合物、金属和/或金属合金材料。金属合金包括但不限于不锈钢、铝、镍、镁、黄铜、青铜、钛、钨、铜、铸铁、含铁钢和贵金属。非玻璃衬底16还可包括玻璃、玻璃陶瓷和/或陶瓷材料作为次要成分,例如,填料。在一些实施方案中,非玻璃衬底16包括聚合物、木材或基于木材的产品诸如刨花板、木屑板、纤维板、卡纸板、硬纸板,或纸。例如,非玻璃衬底16包含低压层压板、高压层压板,和/或胶合板。
如图2中所描绘,非玻璃衬底16在层压玻璃结构100a内具有厚度17。在某些方面,非玻璃衬底16的厚度17范围自约1mm至约30mm。例如,厚度17可为1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm,和介于这些厚度之间的所有厚度值。在一方面,非玻璃衬底16的厚度17介于约2mm与25mm之间。
在层压玻璃结构100a的某些实施方案中,非玻璃衬底16可使用聚合材料物形成,所述聚合物材料例如以下各项中的任何一种或多种:聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二醇酯(PEN)、乙烯四氟乙烯(ETFE),或热聚物聚烯烃(聚乙烯、聚丙烯、嵌段共聚物聚丙烯(BCPP),或橡胶的TPOTM-聚合物/填料混合物)、聚酯、聚碳酸酯、聚丁酸乙烯基酯、聚氯乙烯、聚乙烯和取代聚乙烯、聚羟基丁酸酯、聚羟基乙烯基丁酸酯、聚醚酰亚胺、聚酰胺、聚萘二甲酸乙二醇酯、聚酰亚胺、聚醚、聚砜、聚乙烯基乙炔、透明热塑性塑料、透明聚丁二烯、聚氰基丙烯酸酯、纤维素基聚合物、聚丙烯酸酯和聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯醇、多硫化合物、聚乙烯醇缩丁醛、聚甲基丙烯酸甲酯和聚硅氧烷。还可能使用可被沉积和/或涂布作为预聚合物或预化合物并且然后转换的聚合物,诸如环氧树脂、聚氨基甲酸酯、苯酚-甲醛树脂,和三聚氰胺-甲醛树脂。许多显示器和电气应用可优选丙烯酸基聚合物、硅氧烷和这类结构辅助层,例如,来自DuPont的可商购聚合物层可对于一些应用为透明的,但对于其它应用不需要为透明的。
再次参考图2,柔性玻璃片12可由玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷材料或其复合物形成。形成高质量柔性玻璃片的熔化过程(例如,下拉过程)可使用在各种设备中,并且一个这样的应用是平板显示器。在熔化过程中生产的玻璃片在与通过其它方法生产的玻璃片相比时具有带有优越平坦度和光滑度的表面。熔化过程描述于美国专利第3,338,696号和第3,682,609号中,所述美国专利的公开内容以引用的方式并入本文。其它适合的玻璃片形成方法包括浮法过程、上拉和狭槽拉制方法。另外,柔性玻璃片12还可以通过将化学组成使用于包括例如在自大于0至0.047μg/cm2的范围内的银离子浓度或以其它方式合并在玻璃片的表面上的玻璃含有抗微生物性质,如美国专利申请公布第2012/0034435号中进一步描述,所述专利申请公布的公开内容据此以引用的方式并入本文。柔性玻璃片12也可以用由银组成的釉涂布,或以其它方式用银离子掺杂,以得到所需要的抗微生物性质,如美国专利申请公布第2011/0081542号中进一步描述,所述美国专利申请公布的公开内容由此以引用的方式并入本文。另外,柔性玻璃片12可具有50%SiO2、25%CaO,和25%Na2O的摩尔组成以实现所需要的抗微生物性质。
如图2中所描绘,层压玻璃结构100a的柔性玻璃片12具有厚度13。在层压玻璃结构100a的某些方面,柔性玻璃片12的厚度13是约0.3mm或更少,包括但不限于例如约0.01-0.05mm、约0.05-0.1mm、约0.1-0.15mm、约0.15-0.3mm,或约0.1mm至约0.2mm的厚度。柔性玻璃片12的厚度13也可为约0.3mm、0.275mm、0.25mm、0.225mm、0.2mm、0.19mm、0.18mm、0.17mm、0.16mm、0.15mm、0.14mm、0.13mm、0.12mm、0.11mm、0.10mm、0.09mm、0.08mm、0.07mm、0.06mm、0.05mm、0.04mm、0.03mm、0.02mm、0.01mm,或介于这些厚度之间的任何厚度值。
如图2中进一步所描绘,层压玻璃结构100a包括粘合剂22,所述粘合剂可用来将柔性玻璃片12层压至非玻璃衬底16的上主表面26。粘合剂22可为无粘着力中间层、粘合剂、粘合剂片或膜、液体粘合剂、粉末粘合剂、压敏粘合剂、紫外光可固化粘合剂、可热固化粘合剂,或其它类似粘合剂或其组合。粘合剂22可在层压期间辅助将柔性玻璃片12附接至非玻璃衬底16。低温粘合剂材料的一些实例包括通过紫外(UV)光固化的Norland OpticalAdhesive 68(Norland Products公司)、3MTM光学透明粘合剂(OCA)8211、8212、8214、8215、8146、8171,和8172(在室温处或以上通过压力结合)、3MTM4905胶带、粘合剂、硅氧烷、丙烯酸脂、光学透明粘合剂、密封剂材料、聚氨基甲酸酯聚乙烯丁酸酯、乙烯醋酸乙烯酯、离子聚合物,和木材胶。还可使用典型图形粘合剂诸如Graphicmount和Facemount(例如,如可得自位于Sarasota,Florida的LexJet Corporation)。较高温度粘合剂材料的一些实例包括DuPont DuPont PV 5411、Japan World Corporation材料FAS和聚乙烯醇缩丁醛。粘合剂22可为薄的,具有小于或等于约1000μm,包括小于或等于约500μm、约250μm、小于或等于约50μm、小于或等于40μm,和小于或等于约25μm的厚度23。在其它方面,粘合剂22的厚度23介于约0.1mm与约5mm之间。粘合剂22还可含有其它功能成分诸如颜色、装饰、耐热或耐UV性、AR过滤等。粘合剂22可在固化后是光学透明的,或相反可为不透明的。在粘合剂22是粘合剂片或膜的实施方案中,粘合剂22可具有通过柔性玻璃片12的厚度13可见的装饰性图案或设计。
还如图2中所描绘,层压玻璃结构100a的粘合剂22可由液体、凝胶、片、膜或这些形式的组合形成。此外,在一些方面,粘合剂22可展现自柔性玻璃片12的外表面可见的条纹图案。在一些实施方案中,非玻璃衬底16可提供装饰性图案且/或装饰性图案可提供在柔性玻璃片12的任一表面上。在一些实施方案中,装饰性图案可提供在多个层内,例如,在柔性玻璃片12、非玻璃衬底16和/或粘合剂22内。一些空气气泡可在层压期间或在层压之后变为夹带在层压玻璃结构100a中,但是具有等于或小于100μm的直径的空气气泡可不影响层压玻璃结构100a的耐冲击性。可通过使用真空层压系统或在层压期间将压力施加至结构100a的表面减少空气气泡的形成。在其它实施方案中,可在没有粘合剂的情况下层压柔性玻璃片12。
再次参考图2,层压玻璃结构100a的整体厚度的范围可从约1mm至约35mm。具体来说,层压玻璃结构100a的整体厚度分别由柔性玻璃片12、非玻璃衬底16和粘合剂22的厚度13、17和23的和给出。因此,层压玻璃结构100a的整体厚度可为约1mm、2mm、3mm、4mm、5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm、11mm、12mm、13mm、14mm、15mm、16mm、17mm、18mm、19mm、20mm、21mm、22mm、23mm、24mm、25mm、26mm、27mm、28mm、29mm、30mm、31mm、32mm、33mm、34mm、35mm,和介于这些整体厚度之间的所有厚度值。在某些方面,层压玻璃结构100a的整体厚度的范围可从约4mm至约25mm。
图2中所描绘的层压玻璃结构100a还包括下湿气屏障40。下湿气屏障40在距下主表面28的选定深度42处设置在非玻璃衬底16内。在某些实行方案中,用于下湿气屏障40的选定深度42为非玻璃衬底16的厚度17约一半至距非玻璃衬底16的下主表面28约1微米。作为一个实例,下湿气屏障40可距下主表面28具有厚度17的约四分之一的选定深度42。更具体来说,下湿气屏障40可帮助降低结构的下主表面28处的湿气进入或逸出的速率。层压玻璃结构还可包括在层压玻璃结构内的非玻璃衬底16的玻璃侧(即,上主表面26)处或附近的类似或相同湿气平衡材料、元件或屏障(参见图3中所描绘的层压玻璃结构100b的上湿气屏障44)。
通过选择和/或将湿气屏障例如下湿气屏障40安置在非玻璃衬底16内使得其展现相当于或小于通过柔性玻璃片12的湿气扩散率的湿气扩散率,整体层压玻璃结构100a中的弯曲30可在制造时和贯穿层压玻璃结构的使用寿命被消除或以其它方式降低至层压玻璃结构100a中的可接受水平。与通常在工业中使用的常规平衡纸相比,根据先前原理选择并安置的湿气屏障例如下湿气屏障40在层压玻璃结构经历各种环境条件时,尤其贯穿层压玻璃结构100a的使用寿命在消除弯曲上更有效。此外,下湿气屏障40有益地隐藏或以其它方式掩埋在层压玻璃结构100a内,使得所述下湿气屏障不减损结构的美观性,就拥有其他装饰性表面(例如,在下主表面28上)而言影响结构的设计灵活性,且/或影响结构的最终形式的可制造性和准备(例如,通过切割、分段、抛光等)。
图2中所描绘的下湿气屏障40可具有范围从约1微米至约100微米的厚度。例如,下湿气屏障40可在厚度上范围为从约10微米至90微米、20微米至80微米、30微米至70微米、20微米至60微米、30微米至50微米、35微米至45微米、约40微米,和介于这些范围之间的所有厚度值。在某些方面,可调整下湿气屏障40的大小以获得额外的美观功能,使得所述下湿气屏障可在层压玻璃结构100a内、在边缘上观察到。
再次参考图2,下湿气屏障40可由各种材料制造,所述各种材料包括但不限于金属、金属合金、玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷、聚合物、复合物和/或这些材料的组合。在一个示范性实现方式中,下湿气屏障40是由呈箔的形式的铝或铝合金制造。铝箔可展现0.001g/m2*/天或更小的水蒸汽透过速率(WVTR),并且在某些情况下,可接近~0g/m2*天的WVTR,如公开文献中所报道。相反,可用来制造非玻璃衬底16的聚合物的WVTR显著地高于如公开文献中报道的铝箔的WVTR(例如,如在38℃处测量的用于聚丙烯的0.7g/m2*天至1.47g/m2*天和用于聚氯乙烯的2.4g/m2*天至4g/m2*天)。在一些实施方案中,选择来用于下湿气屏障40的材料(或多种材料)被选取以近似柔性玻璃片12的湿气扩散率或水蒸汽透过速率(WVTR)。例如,柔性玻璃片12可由 Glass制造,所述Glass已在公开文献中报道为具有<7x 10-6g/m2*天的WVTR,如在45℃处测量的。在其它实现方式中,选择来用于下湿气屏障40的材料(或多种材料)被选取,使得所述下湿气屏障展现不超过柔性玻璃片12的湿气扩散率的10,000倍、不超过1,000倍,或不超过100倍的湿气扩散率,例如,如在45℃处测量的。因此,层压玻璃结构100a的某些实现方式可合并具有大于或相当于柔性玻璃片12的湿气扩散率的,而比使用在非玻璃衬底16中的材料的块体低得多的湿气扩散率或WVTR的下湿气屏障40。
关于耐弯曲性、湿气不敏感性和温度不敏感性,图2中所描绘的层压玻璃结构100a可以各种属性为特征。例如,层压玻璃结构100a的某些实现方式在暴露于24小时的70℃的干燥演进或条件后展现不超过±10mm的弯曲30变化。在一些实施方案中,层压玻璃结构100a在此类条件下的弯曲30变化限于不超过±13mm、±12mm、±11mm、±10mm、±9mm、±8mm、±7mm、±6mm、±5mm,和介于这些值之间的所有弯曲变化。
图2中所描绘的层压玻璃结构100a的其它实现方式在暴露于7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进或条件后展现不超过±10mm的层压玻璃结构100a的弯曲30变化。在一些实施方案中,层压玻璃结构100a在此类条件下的弯曲30变化限于不超过±13mm、±12mm、±11mm、±10mm、±9mm、±8mm、±7mm、±6mm、±5mm,和介于这些值之间的所有弯曲变化。
在图2中所描绘的层压玻璃结构100a的另一个实施方案中,结构在暴露于96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进或条件后展现不超过±10mm的弯曲30变化。在某些方面,层压玻璃结构100a在此类条件下的弯曲30变化限于不超过±13mm、±12mm、±11mm、±10mm、±9mm、±8mm、±7mm、±6mm、±5mm,和介于这些值之间的所有弯曲变化。
如本文所使用,“弯曲变化”和“平均弯曲变化(average bow change/averagechange in bow)”可互换地用来表示给定层压玻璃结构从基线测量(即,在经受某些环境条件之前)至在层压玻璃结构经受给定环境条件之后实施的弯曲测量的测量弯曲变化。此外,本公开中的弯曲测量是根据基于欧洲标准EN438弯曲测试方法的修改后测试方法实施,所述欧洲标准EN438弯曲测试方法以引用的方式整体并入本文。修改涉及在经受给定环境测试条件之前和之后测试各自具有36英寸的长度的层压玻璃结构,以计算与所述条件相关联的“弯曲变化”。另外,具有正(+)弯曲的层压玻璃结构是在结构的玻璃侧向上取向的情况下、在最大弯曲点处的已知平坦测试表面上测量。类似地,具有负(-)弯曲的层压玻璃结构是在结构的玻璃侧向下取向的情况下、在最大弯曲点处的已知平坦测试表面上测量。
现在参考图2A,以具有高压层压板(HPL)的层压玻璃结构的形式描绘层压玻璃结构100a的另一个示范性实施方案。除非另有说明,否则图2A中所描绘的层压玻璃结构100a包括与图2中所描绘的层压玻璃结构100a相同的特征。例如,图2A中所示的层压玻璃结构100a包括非玻璃衬底16、柔性玻璃片12和下湿气屏障40。此外,图2A中所示的层压玻璃结构100a可展现与图2中所描绘的结构100a相同的功能,包括耐弯曲性、湿气不敏感性和/或温度不敏感性。具体来说,层压玻璃结构100a在暴露于(a)24小时的在70℃处的干燥演进;(b)7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进;以及(c)96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后可展现不超过±10mm的弯曲变化。然而,图2A中所描绘的层压玻璃结构100a的非玻璃衬底16更具体地包括聚合物浸渍纸的堆叠10、下湿气屏障40、聚合物浸渍装饰性纸9、分离聚合物浸渍纸11和任选的表面层8。在这个构型中,聚合物浸渍纸11被构造来辅助或以其它方式使得能将聚合物浸渍装饰性纸9接合至下湿气屏障40。
在一些实施方案中,层压玻璃结构100a具有从约4mm至约25mm的整体厚度,并且包括呈在高于周围压力下层压的具有堆叠10的HPL的形式的非玻璃衬底16,所述堆叠具有约1至100个酚醛树脂浸渍牛皮纸。下湿气屏障40呈厚度范围从约20微米至60微米的铝箔的形式。此外,聚合物浸渍装饰性纸9中的每一个被构造为三聚氰胺浸渍装饰性牛皮纸。因而,纸9中的每一个可包括纯色和/或装饰性图案。当将图案使用在装饰性纸9中时,可将额外的三聚氰胺浸渍表面层8添加至HPL,以确保对HPL的磨损不导致含于纸9中的图案的丢失或降级。相反地,表面层8不必包括在HPL中以用于含有纯色装饰性方面的装饰性纸9。
根据图2和图2A中所描绘的层压玻璃结构100a的又一个方面,层压玻璃结构的非玻璃侧(即,下主表面28)上的非玻璃衬底16的部分,或全部非玻璃衬底16,可经受组成修改以降低湿气扩散率。具体来说,可改变非玻璃衬底16的下部分或全部非玻璃衬底16以降低层压玻璃结构100a的远离柔性玻璃片12的侧上的湿气进入和逸出的速率。最终结果是,就耐弯曲性、湿气不敏感性和/或温度不敏感性而言,层压玻璃结构100a可以获得与包括下湿气屏障40相同或类似的效益。此外,在一些实施方案中,可对含有下湿气屏障40的层压玻璃结构100a做出这些修改以进一步增强所述层压玻璃结构的耐弯曲性、湿气不敏感性和/或温度不敏感性。
仅通过实例的方式,可修改图2A中所描绘的层压玻璃结构100a的堆叠10的密度以使所述层压玻璃结构对与层压玻璃结构的后续处理相关联的湿气和/或温度变化和/或与结构相关联的环境条件不太敏感。具体来说,可通过增加甲醛与酚醛树脂比和/或在较高温度处(例如,在与用于未修改的堆叠10的135℃至140℃相比的145℃至150℃处)固化堆叠10修改包括多个酚醛树脂浸渍牛皮纸的堆叠10。期待所得堆叠10具有较高的交联程度和因此较高的密度和较低的湿气扩散率。因而,当含有下湿气屏障40、上湿气屏障44(参见图3和图3A)或没有嵌入湿气屏障时,与柔性玻璃片12下方的堆叠10相关联的较低湿气扩散率可用来平衡或以其它方式均衡层压玻璃结构100a内的湿气进入和逸出。
现在参考图3,根据本公开的一个实施方案提供示范性层压玻璃结构100b。除非另有说明,否则图3中所描绘的层压玻璃结构100b具有与图2中所描绘的层压玻璃结构100a相同或类似的特征和性能(即,耐弯曲性、湿气不敏感性和温度不敏感性)。此外,层压玻璃结构100a和100b中的相同编号的元件具有相同或类似的结构和功能。如图3中所示,层压玻璃结构100b包括非玻璃衬底16、柔性玻璃片12、下湿气屏障40和上湿气屏障44。非玻璃衬底16包括聚合物浸渍纸的一个或多个层、上主表面26和下主表面28。柔性玻璃片12具有厚度13并且用粘合剂22层压至非玻璃衬底16的上主表面26。下湿气屏障40在距下主表面28的选定深度42处设置在非玻璃衬底16内。此外,上湿气屏障44在距上主表面26的选定深度46处设置在非玻璃衬底16内。
图3中所描绘的层压玻璃结构100b包括下湿气屏障40和上湿气屏障44。下湿气屏障40在距下主表面28的选定深度42处设置在非玻璃衬底16内。上湿气屏障44在距上主表面26的选定深度46处设置在非玻璃衬底16内。在某些实现方式中,用于湿气屏障40、44的选定深度42和46独立地为约1微米至非玻璃衬底16的厚度17的约一半。在一些实施方案中,湿气屏障40、44是彼此并且距非玻璃衬底16的上主表面26和下主表面28等距的。根据一个实现方式,湿气屏障40、44分别设定在距非玻璃衬底16的相应的主表面28、26的大致上相等的选定深度42、46处。更具体来说,将下湿气屏障40和上湿气屏障44添加至层压玻璃结构100b内的非玻璃衬底16,以减少结构的远离柔性玻璃片12的侧(即,下主表面28)上和通过上表面26(例如,进入粘合剂22中)的湿气进入或逸出的速率。
通过选择和/或将湿气屏障例如下湿气屏障40和上湿气屏障44安置在非玻璃衬底16内使得它们展现相当于或小于通过柔性玻璃片12的湿气扩散率的湿气扩散率,整体层压玻璃结构100b中的弯曲30可在制造时并贯穿层压玻璃结构的使用寿命被消除或以其它方式降低至层压玻璃结构100b中的可接受水平。与通常在工业中使用的常规平衡纸相比,根据先前原理选择并安置的双湿气屏障例如下湿气屏障40和上湿气屏障44在层压玻璃结构经历各种环境条件时,尤其贯穿层压玻璃结构的使用寿命在消除弯曲上更有效。此外,湿气屏障40、44有益地被隐藏或以其它方式掩埋在层压玻璃结构100b内使得它们不减损结构的美观性,就拥有其它装饰性表面(例如,在上主表面26和/或下主表面28上)而言影响所述结构的设计灵活性,且/或影响所述结构的最终形式的可制造性和准备(例如,通过切割、分段、抛光等)。
与含有下湿气屏障40并且无上湿气屏障的层压玻璃结构100a(参见图2)相比,图3中所描绘的含有下湿气屏障40和上湿气屏障44的层压玻璃结构100b从制造和装运观点来看是特别通用的。值得注意地,层压玻璃结构100b是耐弯曲、湿气和温度变化的,因为其在柔性玻璃片12的层压之前、在制造期间以临时形式存在。具体来说,层压玻璃结构100b含有接近于非玻璃衬底16的上主表面26和下主表面28的双湿气屏障,在层压玻璃结构已与柔性玻璃片12层压之前,所述双湿气屏障用来平衡层压玻璃结构中的湿气进入和逸出。因此,双湿气屏障40、44的使用可用来通过确保结构在将柔性玻璃片12层压至整体结构之前经历较少的弯曲来降低层压玻璃结构100b中的整体弯曲30。
再次参考图3中所描绘的层压玻璃结构100b的湿气屏障40、44,这些屏障可具有与早先结合图2中所描绘的层压玻璃结构100a描述的下湿气屏障40相同的尺寸和组成。在某些方面,湿气屏障40、44具有相同或类似的组成和/或厚度。在其它实现方式中,屏障40、44具有不同的组成和/或厚度,例如,基于对用于层压玻璃结构100b的特定边缘上美观性的希望。
现在参考图3A,以具有高压层压板(HPL)的层压玻璃结构的形式描绘层压玻璃结构100b的另一个示范性实施方案。除非另有说明,否则图3A中所描绘的层压玻璃结构100b包括与图3中所描绘的层压玻璃结构100b相同的特征。例如,图3A中所示的层压玻璃结构100b包括非玻璃衬底16、柔性玻璃片12和下湿气屏障40。此外,图3A中所示的层压玻璃结构100b可展现与图3中所描绘的结构100b相同的功能,包括耐弯曲性、湿气不敏感性和/或温度不敏感性。具体来说,层压玻璃结构100b在暴露于(a)24小时的在70℃处的干燥演进;(b)7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进;以及(c)96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后可展现不超过±10mm的弯曲变化。然而,图3A中所描绘的层压玻璃结构100b的非玻璃衬底16更具体地包括聚合物浸渍纸的堆叠10、下湿气屏障40、上湿气屏障44、聚合物浸渍装饰性纸9、单独聚合物浸渍纸11和任选的表面层8。在这个构型中,构造聚合物浸渍纸11来辅助或以其它方式使得能够将聚合物浸渍装饰纸9接合至下湿气屏障40和上湿气屏障44,如图3A中所示。
在一个示范性实施方案中,层压玻璃结构100b具有从约4mm至约25mm的整体厚度,并且包括呈在高于周围压力下层压的具有堆叠10的HPL的形式的非玻璃衬底16,所述堆叠具有约1至100个酚醛树脂浸渍牛皮纸。下湿气屏障40和上湿气屏障44呈厚度范围从约20微米至60微米的铝箔的形式。此外,聚合物浸渍装饰性纸9中的每一个被构造为三聚氰胺浸渍装饰性牛皮纸。因而,纸9中的每一个可包括纯色和/或装饰性图案。当将图案使用在装饰性纸9中时,可将额外的三聚氰胺浸渍表面层8添加至HPL的任一侧(即,在上主表面26和/或下主表面28处),以确保对HPL的磨损不导致含于纸9中的图案的丢失或退化。相反地,表面层8不必包括在HPL中以用于含有纯色装饰性方面的装饰性纸9。
实例1
以下实例进一步演示本公开的实施方案。将常规高压层压板(HPL)层压至Glass(“比较实例1、2和3”),并且常规外部等级HPL(“实例1A、2A和3A”)根据如本公开的领域中的一般技术人员理解的过程用3Mtm8215光学透明粘合剂层压至Glass。外部等级HPL的非玻璃衬底经受处理使得它们展现显著较高等级的交联以增加它们的密度并且降低它们的湿气扩散率,与较早地在本公开中概述的原理一致。此外,根据本公开的领域中的技术人员理解的过程,准备与本公开的层压玻璃结构一致的其中HPL包含40微米铝箔上湿气屏障和下湿气屏障并且层压至Glass(“实例1B、2B和3B”)的层压玻璃结构的实例。使用在实例1的样本中的所有玻璃片和粘合剂层的厚度分别为200微米和125微米。
测量各自具有36英寸的长度的实例1的样本的弯曲,并且然后根据基于欧洲标准EN438的修改后测试方法在所列的环境条件之后针对弯曲重新测量所述样本。这些测量的结果然后用来计算平均弯曲值,如以下表1中所示。通过数据证明,层压玻璃结构在所列环境条件中的每一个之后展现最小量的平均弯曲。具体来说,这些样本在分别经受以下演进之后展现(a)+7.0mm、(b)-4.3mm和(c)-4.5mm的平均弯曲量:(a)24小时的在70℃处的干燥演进;(b)7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进;以及96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进。这些平均弯曲量在量值上明显地低于与常规HPL和外部等级HPL样本相关联的平均弯曲值,从而指示由嵌入非玻璃衬底内的湿气屏障给予的显著效益。人们相信,用与仅具有由40微米铝箔制造的下湿气屏障的实例1A、2A和3A的那些等同处理的层压玻璃结构将获得相当的结果。此外,从表1中的数据明显的是,外部等级HPL样本展现与由常规HPL样本展现的平均弯曲量相比的较低量的平均弯曲,从而指示增加非玻璃衬底中的交联程度的有益效应。
表1
应强调的是,本公开的上述实施方案,包括任何实施方案,仅是为了清楚理解本公开的各种原理而阐述的实现形式的可能实例。在实质上不脱离本公开的精神和各种原理的情况下,可以对本公开的上述实施方案做出许多变化和修改。所有这类修改和改变在本文中意在被包括在这个公开内容和本公开的范围内,并且受以下权利要求书的保护。
Claims (18)
1.一种层压玻璃结构,其包含:
非玻璃衬底,其包含聚合物浸渍纸的一个或多个层、上主表面和下主表面;以及
柔性玻璃片,其具有不大于0.3mm的厚度,所述柔性玻璃片用粘合剂层压至所述非玻璃衬底的所述上主表面,
其中所述非玻璃衬底包含在距所述下主表面的选定深度处的下湿气屏障。
2.如权利要求1所述的结构,其中所述结构在暴露于24小时的在70℃处的干燥演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
3.如权利要求1或权利要求2所述的结构,其中所述结构在暴露于7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
4.如权利要求1至3中任一项所述的结构,其中所述结构在暴露于96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
5.如权利要求1至4中任一项所述的结构,其中所述下湿气屏障包含具有从约20微米至约60微米的厚度的铝箔。
6.如权利要求1至4中任一项所述的结构,其中:
所述下湿气屏障具有从约20微米至约60微米的厚度;
所述下湿气屏障包含选自由以下各项组成的组的材料:玻璃、聚合物、金属、陶瓷和其组合;并且
所述下湿气屏障在45℃处展现不超过所述柔性玻璃片的湿气扩散率的10,000倍的湿气扩散率。
7.如权利要求1至6中任一项所述的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含多个聚合物浸渍纸。
8.如权利要求1至7中任一项所述的结构,其中所述非玻璃衬底、所述柔性玻璃片和所述粘合剂的总厚度从约4mm至约25mm。
9.如权利要求1至8中任一项所述的结构,其中所述上主表面和所述下主表面各自包含三聚氰胺浸渍装饰性层。
10.如权利要求1至9中任一项所述的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含接近于所述上主表面的上部分和接近于所述下主表面的下部分,并且所述下部分展现相比于所述上部分的所述湿气扩散率的较低湿气扩散率。
11.如权利要求1至10中任一项所述的结构,其中所述非玻璃衬底包含在距所述上主表面的选定深度处的上湿气屏障。
12.如权利要求11所述的结构,其中所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个包含具有从约20微米至约60微米的厚度的铝箔。
13.如权利要求11或权利要求12所述的结构,其中:
所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个具有从约20微米至约60微米的厚度;
所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个包含选自由以下各项组成的组的材料:玻璃、聚合物、金属、陶瓷,和其组合;并且
所述上湿气屏障和所述下湿气屏障中的每一个在45℃处展现不超过所述柔性玻璃片的所述湿气扩散率的10,000倍的湿气扩散率。
14.一种层压玻璃结构,其包含:
非玻璃衬底,其包含高压层压板(HPL)、上主表面和下主表面;以及
柔性玻璃片,其具有不大于0.3mm的厚度,所述柔性玻璃片用粘合剂层压至所述非玻璃衬底的所述上主表面,
其中所述非玻璃衬底包含在距所述下主表面的选定深度处的下湿气屏障,所述湿气屏障具有从约20微米至约60微米的厚度,
其中所述非玻璃衬底、所述柔性玻璃片和所述粘合剂的总厚度从约4mm至约25mm,并且
进一步其中所述结构在暴露于(a)24小时的在70℃处的干燥演进;(b)7天的具有90%相对湿度的在23℃处的高湿度演进;以及(c)96小时的具有95%相对湿度的在40℃处的高湿度和高温度演进后展现不超过±10mm的弯曲变化。
15.如权利要求14所述的结构,其中所述下湿气屏障包含铝箔。
16.如权利要求14所述的结构,其中:
所述下湿气屏障包含选自由以下各项组成的组的材料:玻璃、聚合物、金属、陶瓷,和其组合;并且
所述下湿气屏障在23℃与70℃之间展现不超过所述柔性玻璃片的所述湿气扩散率的110%的湿气扩散率。
17.如权利要求14至16中任一项所述的结构,其中所述上主表面和所述下主表面中的每一个包含三聚氰胺浸渍装饰性层。
18.如权利要求14至17中任一项所述的结构,其中所述非玻璃衬底进一步包含接近于所述上主表面的上部分和接近于所述下主表面的下部分,并且所述下部分展现相比于所述上部分的所述湿气扩散率的较低湿气扩散率。
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