CN203331501U

CN203331501U - 防砸夹胶玻璃

Info

Publication number: CN203331501U
Application number: CN2012205988004U
Authority: CN
Inventors: 尚光强; 王冲; 马蒂亚斯·布鲁克纳; 和峰; 米夏埃尔·施密特
Original assignee: Schott Glass Technologies Suzhou Co Ltd
Current assignee: Schott Glass Technologies Suzhou Co Ltd
Priority date: 2012-11-14
Filing date: 2012-11-14
Publication date: 2013-12-11
Anticipated expiration: 2022-11-14

Abstract

本实用新型涉及防砸夹胶玻璃。具体而言，本实用新型提供了轻薄的高强度、耐刮擦和高透过率的防砸夹胶玻璃，该夹胶玻璃包含通过有机材料中间层粘合在一起的至少两片铝硅酸盐玻璃。本实用新型中使用的铝硅酸盐玻璃与传统钠钙玻璃相比，在使用较薄玻璃片的情况下仍具有非常高的抗机械冲击性和耐刮擦性；因此，本实用新型与传统夹胶玻璃相比，除了拥有良好的抗机械冲击性能和耐刮擦性能外，还具有厚度薄、重量轻和透过率高的特点。本实用新型的优越性能使得其适用于对抗机械冲击、耐刮擦、重量和透过率的要求很苛刻的特殊应用，例如用于警察巡逻车辆的防砸窗。

Description

防砸夹胶玻璃

技术领域

本发明涉及夹胶玻璃，并特别涉及由化学钢化的铝硅酸盐玻璃制成的轻薄的高强度、耐刮擦和高透过率的防砸夹胶玻璃。

背景技术

高强度防砸夹胶玻璃通常由贴合在一起的数片玻璃和中间层组成，应用于安防、国防和显示保护等领域，以保护其后的人员或财产安全。

近年来，市场上越来越需求轻薄透明的“玻璃-玻璃”结构的夹胶玻璃。例如，用于中国警察巡逻车的侧窗强制要求通过GA844A级的防砸测试，其要在总厚度小于4.5mm的情况下，经受3次68J的锤击而不被击穿。在另一应用中，在高温环境下使用的工业设备的保护窗要求在总厚度小于3mm的条件下仍具有较高的抗机械冲击性、耐刮擦性和高透过率。

传统的“玻璃-玻璃”结构的夹胶玻璃，通常使用化学或物理钢化的钠钙玻璃，例如CN201998480U“防弹防砸的夹层玻璃”。为达到足够的机械强度或抗冲击性能，所述钠钙玻璃片通常厚于3mm，这导致用其所制成的夹胶玻璃厚度大、重量重、透过率低。这是因为化学钢化的钠钙玻璃的表面压应力低于500MPa，物理钢化的钠钙玻璃的表面压应力低于200MPa，因此强化效果有限，所以只能增加玻璃厚度以达到足够的机械强度或抗冲击性能。

某些“玻璃-玻璃”结构的夹胶玻璃，将化学钢化的钠钙玻璃与铝硅酸盐玻璃片混合使用，例如US5928793，“车用夹胶玻璃”。具有该结构的夹胶玻璃仅适合于常规的应用，如普通车窗。但对于特殊应用，如使用环境恶劣，所述混合型夹胶玻璃机械强度和耐刮擦性无法满足要求。例如，用于警察巡逻车辆的防砸窗需要玻璃内外侧都具有良好的耐刮擦性，以保持其长期使用的机械强度和透过率，这在高寒地区、荒漠地区等尤其重要，因为在这样的环境中车窗特别容易被冰晶、沙/尘等划伤。

“玻璃-聚碳酸酯（PC）”结构是夹胶玻璃另一常见的结构。因为PC板的使用，其具有较好的抗机械冲击性和较轻的重量。例如，CN202147450U“车用玻璃”和CN201941200U“安全夹胶玻璃”。然而，PC板相比玻璃易受到紫外线和刮擦的破坏，所以在长期使用中其质量下降影响整体的强度和透过率。另外，PC与诸如PVB等的常见中间材料之间粘合性差，因此该结构的夹胶玻璃经常在可靠性问题，如车窗煮沸测试中的起泡问题。关于“玻璃-PU”结构的夹胶玻璃，也存在类似的问题。此种结构可能适合于要求不苛刻的应用，例如US5766755“用于飞机的安全窗”。但对于特别的应用，例如机械设备保护玻璃，该PU层明显地不能满足耐刮擦性的要求。

用于本发明中的铝硅酸盐玻璃，由于其氧化铝含量高，使得其在化学钢化过程拥有很高的离子交换速度，因此可容易地达到高于900MPa的表面压应力和大于50μm的离子交换层厚度，从而获得优良的化学钢化效果。

尤其是对于含锂高的铝硅酸盐玻璃，由于锂离子和钠离子之间的很低的交换势垒，其通过离子交换可在更短的时间内获得高于1000MPa的表面压应力和深于200μm的离子交换层厚度，从而拥有优良的化学钢化效果。

所述铝硅酸盐玻璃因为其优异的化学钢化性能获得良好的强化效果，从而拥有优越的机械性能。在同样的厚度下，化学钢化后的铝硅酸盐玻璃的机械性能远优于化学或物理钢化的钠钙玻璃。因此对机械性能的要求高的许多应用需使用由铝硅酸盐玻璃制成的夹胶玻璃，例如GB2276933A“复合防弹装甲”和US5928793A“车用夹胶玻璃”。甚至对于仅部分使用铝硅酸盐玻璃和部分使用钠钙玻璃的夹胶玻璃，当对厚度和重量的要求不苛刻时，可满足一些高机械强度要求的应用。例如US7727917“适合于化学钢化的锂铝硅酸盐玻璃及其制品”。

相比钠钙玻璃制成的夹胶玻璃，由铝硅酸盐玻璃制成的夹胶玻璃可在较薄的厚度下达到同样的机械强度和抗冲击强度，这也意味着其拥有更小的重量和更高的高透过率。

发明内容

本发明提供了轻薄的高强度、耐刮擦和高透过率的，由铝硅酸盐玻璃制成不含聚碳酸酯的防砸夹胶玻璃。

本发明适合用于防砸的应用。本发明尤其适用于警察巡逻车辆的防砸窗、工业显示和机械设备的保护玻璃。

本发明提供的夹胶玻璃，包含通过至少一层有机材料中间层粘合的至少两片玻璃，其中所述玻璃片的一片或两片是化学钢化的铝硅酸盐玻璃，所述有机材料不是聚碳酸酯（PC），所述夹胶玻璃的总厚度不超过6.0mm。

在一个实施方式中，所述的化学钢化的玻璃片是经进一步表面处理的玻璃片。在一个实施方式中，所述的表面处理是化学腐蚀、抛光或镀膜。

在一个实施方式中，所述夹胶玻璃的总厚度不超过5mm、优选不超过4mm。

在一个实施方式中，公开了一种夹胶玻璃，其包含第一层化学钢化铝硅酸盐玻璃，相对的第二层化学钢化铝硅酸盐玻璃，和第一层与第二层之间的有机材料中间层。在一个实施方式中，所述中间层的厚度小于2.0mm、优选小于1.0mm、更优选小于0.5mm，并且最优选小于0.1mm。

在另一的实施方式中，公开了一种夹胶玻璃，其包含层压在一起的三层或更多层的化学钢化铝硅酸盐玻璃，和两层或多层有机材料。

附图说明

图1是具有本发明实施方式的实施例1的夹胶玻璃的横截面视图。

图2是具有本发明实施方式的实施例2的夹胶玻璃的横截面视图。

具体实施方式

如本实用新型所述轻薄的高强度、耐刮擦和高透过率的防砸铝硅酸盐夹胶玻璃指一种通过使用有机中间粘合层将至少两层高强度玻璃片贴合在一起而制成的复合材料。

夹胶玻璃一般应具有对机械冲击的高抗性以保护其后的人和财产，以及较高的透过率便于观察，对于一些特殊的应用甚至需要耐刮擦性以保证其长期的机械和光学性能。夹胶玻璃广泛应用于交通、国防、显示等领域的安全防护。对于这些应用，所述夹胶玻璃通常要满足相应的强制性的国家标准的要求，例如GA844-2009（中华人民共和国公共安全行业标准）、GBT5137.1-2002（中国汽车安全玻璃标准）、JIS R3212（日本汽车安全玻璃标准）、KSL2007:2008（韩国道路车辆用安全玻璃）等的要求。

如本实用新型所述高强度夹胶玻璃指玻璃层与夹于其间的中间粘合层组合成的复合材料；上述材料一起提供所述夹胶玻璃的强度与韧性从而防止所述夹胶玻璃在机械冲击下的破损。一般由经过钢化的玻璃层提供韧性和抗机械冲击以及耐刮擦性能，而有机材料中间层将玻璃粘合在一起、并提供额外的的柔韧性更进一步吸收冲击的能量。

如本实用新型所述轻质、高透过率夹胶玻璃指玻璃层与夹于其间的粘合层组合成的复合材料；所述玻璃层是化学钢化的铝硅酸盐玻璃，与传统钠钙夹胶玻璃相比，其具有高透过率和高强度，在同等的强度下，由所述铝硅酸盐玻璃制成的夹胶玻璃具有厚度小，重量轻，透过率高的特点。

如本实用新型所述耐刮擦的夹胶玻璃指玻璃层与夹于其间的中间材料粘合层组合成的复合材料；所述的玻璃层是化学钢化的铝硅酸盐玻璃，其具有高的强度和表面硬度。与仅具有约550千克力每平方毫米的维氏硬度的钠钙玻璃相比，所述铝硅酸盐玻璃具有超过650千克力每平方毫米的维氏硬度。所述高硬度使得所述玻璃不易被外力刮擦。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃，与传统钠钙玻璃相比，所述铝硅酸盐玻璃氧化铝含量高。其结构中的铝-氧网络结构能够提供快速的离子交换通道，所述铝硅酸盐玻璃能在短时间的化学钢化后，达到很高的表面压应力和很深的离子交换层，从而获得更好的强化效果。所述氧化铝含量高的铝硅酸盐玻璃的硬度也较高，且可通过化学钢化而进一步提高。

尤其是，所述含有氧化锂的铝硅酸盐玻璃。由于钠和锂离子之间交换势垒低，其锂离子通过与含有钠离子的盐浴中进行离子交换，能在更短的时间内获得更深的离子交换层，进而获得更好的强化效果。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃的化学钢化指在熔融盐浴中处理玻璃，使在玻璃中离子半径较小的碱金属离子，如Na⁺、Li⁺，与盐浴中的离子半径较大的碱金属离子，如K⁺或Na⁺，进行交换。从而在玻璃表面形成具有压应力的离子交换层，而使该玻璃的中心部分中具有张应力。玻璃表面的压应力能阻止裂纹扩展并提高玻璃的硬度，强度和抗划伤性能。通常压应力越大，离子交换层深度越深，玻璃的强化效果越好。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃，在KNO₃盐浴中的化学钢化之后，其表面压应力高于500MPa，优选高于700MPa，更优选高于900MPa，离子交换层的深度为高于50μm，优选高于70μm，更优选高于80μm。

如本实用新型所述含有氧化锂的铝硅酸盐玻璃，在KNO₃盐浴、NaNO₃盐浴或KNO₃和NaNO₃混合盐浴中化学钢化之后，其表面压应力高于500MPa，优选高于700MPa，更优选高于1000MPa，离子交换层的深度为高于100μm，优选高于150μm，更优选高于200μm。

SCHOTT Xensation Cover^TM是一种含氧化钠的铝硅酸盐玻璃。在KNO₃盐浴中化学钢化之后，其表面压应力层能达到900MPa以上，离子交换层深度80μm以上。化学钢化之后，维氏硬度从617千克力每平方毫米提高到681千克力每平方毫米。

SCHOTT Xensation Cover3D^TM是一种具有高氧化锂含量的铝硅酸盐玻璃，其可在NaNO₃盐浴、KNO₃盐浴或KNO₃和NaNO₃混合物的盐浴中进行化学钢化。其在化学钢化后能达到高于1000MPa表面压应力，大于150μm的离子交换层深度。化学钢化之后，其维氏硬度从640千克力每平方毫米提高到690千克力每平方毫米。

SCHOTT Xensation Cover^TM和SCHOTT Xensation Cover3D^TM的化学强化性能不仅优于钠钙玻璃，而且也优于其它公司的铝硅酸盐玻璃。例如，在各自优化的条件下进行化学钢化后，SCHOTT Xensation Cover^TM可达到900MPa的表面压应力、45μm的硬化深度和850MPa的抗弯强度，而某触控面板产业中常用铝硅酸盐玻璃仅能达到750MPa 的表面压应力、40μm的硬化深度和650MPa的抗弯强度。并且SCHOTTXensation Cover^TM的化学钢化处理时间仅为上文所提及某触控面板产业中常用铝硅酸盐玻璃的化学钢化处理时间的一半，这能大大减少化学钢化成本和能源消耗。

如本实用新型所述化学钢化玻璃的表面压应力，能够显著提高玻璃的机械性能。众所周知，玻璃对抗压应力的能力比对抗张应力的能力高很多，通常玻璃的破裂是由作用在玻璃上的张应力造成的。通过化学强化在玻璃表面形成压应力层可以做为预设的反作用力对抗引起玻璃破裂的张应力，从而阻止玻璃破裂。另一方面，表面压应力层能够通过阻止由外部冲击在玻璃表面产生的微裂纹扩展达到而防止玻璃破裂的目的。所以玻璃经化学钢化后，其表面压应力越高，离子交换层越深，则该玻璃的机械强度越高。此外，表面上的压应力也使得其表面硬度提高，而难以被外力刮擦，因此改进了玻璃表面的耐刮擦性。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃的厚度小于3mm，优选小于2mm，更优选小于1mm，最优选小于0.5mm。在某些特殊的应用中甚至可以使用厚度小于0.1mm的玻璃。与强化钠钙玻璃相比，该铝硅酸盐玻璃在化学钢化后具有优越的机械性能，其可以以同样的厚度达到较好的抗冲击性，这有助于降低夹胶玻璃的总重量以及增加夹胶玻璃的透过率。

例如，在某一实施例中，化学钢化的3.0mm厚的SCHOTTXensation Cover^TM的落球破裂能为42J，比化学钢化3.0mm厚的钠钙玻璃的落球破裂能高出3倍，比物理钢化3.0mm厚的钠钙玻璃的落球破裂能高出15倍。在另一实施例子中，1.1mm厚的化学钢化SCHOTTXensation Cover^TM的落球破裂能不低于3.0mm厚的钠钙玻璃的落球破裂能，这意味着在具有相同强度性能情况下，该玻璃比钠钙玻璃重量轻超过60%。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃，与传统的钠钙玻璃相比，其具有较低的铁离子含量，这使其在可见光范围具有较高的透过率。例如，0.7毫米厚的Shott Xensation Cover^TM的透过率大于91.5%，而同样厚度的钠钙玻璃的透过率大于90%。此外，在相同的强度要求下，所使用的铝硅酸盐玻璃比钠钙玻璃薄很多，因而拥有更高透过率。还有，化学钢化铝硅酸盐玻璃优越的耐刮擦性和抗UV老化性保证了长期使用中的高透过率。例如，具有两层玻璃的4.5毫米厚夹胶玻璃可达到大于84%，大于86%，大于88%的透过率，该透过率比通过传统钠钙玻璃按相同结构制成的夹胶玻璃高出5-6%。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃可以是平板玻璃、弯曲玻璃的或带有结构的玻璃。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃可以通过浮法、下拉法或二次拉制法制得。

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃可在化学钢化后进行进一步表面处理，以通过进一步降低表面缺陷而达到更好的抗机械冲击性能。例如，化学钢化的SCHOTT Xensation Cover^TM在经进一步化学腐蚀后，其落球破裂能提高15%。

如本实用新型所述中间有机材料粘合层指提供玻璃与玻璃之间粘合力的有机材料。所述有机材料选自聚乙烯醇缩丁醛（PVB）、聚氨酯（PU）、热塑性聚氨酯（TPU）、乙烯-醋酸乙烯酯（EVA）、DuPont

（SGP）和光学透明胶/树脂（OCA/OCR）。其中DuPont

的音译名为杜邦森特

如本实用新型所述铝硅酸盐玻璃，其优越化学钢化性能使得它与钠钙玻璃相比具有较优越的机械性能。由所述铝硅酸盐玻璃片制成的夹胶玻璃可达到高强度和高透过率，同时厚度和重量处于合理的范围内。与由传统钠钙玻璃制成的夹胶玻璃相比，在具有相同的机械性能和更好透过率情况下，所述铝硅酸盐玻璃制成的夹胶玻璃的总厚度可小于6.0mm，优选小于4.5mm，优选小于3.0mm，更优选小于2.0mm，最优选小于1.0mm，上述铝硅酸盐制成的夹胶玻璃的总重量可比传统钠钙玻璃制成的夹胶玻璃低10%、优选低20%、更优选低40%、最优选低80%。例如，当由两块200×200×1.0mm SCHOTT Xensation Cover^TM玻璃片制成的，其厚度仅为2.5mm，重量仅为0.21kg，却能在落球冲击测试中能够承受30J的冲击。而用钠钙玻璃达到相同抗冲击水平的冲击能量的夹胶玻璃，其总厚度将为5mm且重量将为0.6kg。

又例如，在某些对玻璃厚度要求小于2.0mm甚至小于1.0mm的应用中，两块100×60×0.3mm厚的化学强化的SCHOTT Xensation Cover^TM玻璃片由50μmOCA胶层粘合制成的夹胶玻璃能承受130g钢球从1.5m高出的冲击。

上文所述的铝硅酸盐玻璃制成的夹胶玻璃，非常适用在高强度、轻质、高透过率的应用中使用。例如，厚度大于3.0mm的夹角玻璃可用于警用巡逻车防砸玻璃，厚度小于3.0mm的夹胶玻璃可用于工业显示装置的安全防护玻璃。

实施例1

图1是显示一种夹胶玻璃结构的示意图，该夹胶玻璃包含作为第一层的化学钢化铝硅酸盐玻璃片1，作为第二层的另一化学钢化铝硅酸盐玻璃片3，和夹在上述两层1和3之间的有机材料中间层2。当在表面A上施加机械冲击时，第一层化学钢化铝硅酸盐玻璃片1因为化学钢化后的高韧性而提供高抗冲击性能。所述有机材料中间层2将两层化学钢化铝硅酸盐玻璃片1和3坚固地粘合在一起，同时能够有效的对该机械冲击提供额外的缓冲，吸收冲击能量，降低传递到高韧性化学强化的第二层化学钢化铝硅酸盐玻璃片3的冲击能量，并防止夹胶玻璃的破裂或击穿。类似地，如果向表面B施加冲击，化学钢化铝硅酸盐玻璃片1和3交换角色，并仍提供相似的保护。

在本实施方式中，一种夹胶玻璃，其包含被0.51mm TPU粘合在一起的两层1.9mm厚的化学钢化SCHOTT Xensation Cover3D^TM玻璃。上述化学钢化玻璃在化学钢化后具有900MPa的表面压应力和200μm的离子交换层深度。其在室温、55℃和-25℃下处理两小时后，仍分别经受三次具有68J冲击能的锤击而能继续使用，这满足了“GA844 A级”的防砸要求。进一步测试显示，该夹胶玻璃甚至可经受13次冲击而没有任何裂痕，这远远优于传统夹胶玻璃。该夹胶玻璃的总厚度为4.5mm，并且其透过率达到88%。若使用钠钙玻璃制成的夹胶玻璃来获得相同防砸水平，则此夹胶玻璃的总厚度超过6.5mm，这意味着约50%的重量增加和显著的透过率降低。若使用一层铝硅酸盐玻璃和一层钠钙玻璃制成的夹胶玻璃来获得相同防砸水平，其总厚度超过5.5mm。

在本实施方式中，另一种夹胶玻璃，其包含被0.52mm PVB粘合在一起的两层2.7mm化学钢化SCHOTT Xensation Cover^TM玻璃。上述化学钢化SCHOTT Xensation Cover^TM玻璃在化学钢化后具有900MPa的表面压应力和60μm的离子交换层深度。该夹胶玻璃能经受六次120J的锤击而没有被穿透。并且进一步的测试甚至表明，该夹胶玻璃甚至可经受200km/h速度的20g铝弹的冲击而继续使用。该夹胶玻璃的总厚度为6.0mm，并且其透过率仍有84%。

实施例2

图2是显示一种夹胶玻璃结构的示意图，该夹胶玻璃包含三层化学钢化铝硅酸盐玻璃板4、6、8，和两个有机材料中间层5、7。被设置在玻璃层之间的中间层提供粘合力，将玻璃层粘合在一起。当从C或D向表面上施加机械冲击时，被冲击的化学钢化铝硅酸盐玻璃板4或8由于化学钢化后的高韧性而提供高抗冲击性。所述内部中间层连同内部玻璃层进一步吸收冲击能，并降低传递到该夹胶玻璃的内侧化学钢化铝硅酸盐玻璃板8或4受到的冲击，并最终防止玻璃破裂，达到保护里面的人和财产的目的。

在本实施方式中，一种夹胶玻璃，其包含被两层0.52mm PVB粘合在一起的三层厚度为1.6mm的化学钢化的SCHOTT Xensation Cover^TM玻璃片。上述化学钢化玻璃具有900MPa的表面压应力和50μm的离子交换层深度。该夹胶玻璃经受六次120J的锤击而没有被穿透。该夹胶玻璃的总厚度为6.0mm，并且其透过率为85%。如果用钠钙玻璃替换两片内侧的SCHOTT Xensation Cover^TM玻璃，则其仅能抵御60J的锤击。

Claims

1.一种夹胶玻璃，其包含至少两片铝硅酸盐玻璃和至少一个有机材料中间层，所述中间层将所述玻璃片粘合，并且其中所述玻璃片的一片或两片是化学钢化玻璃片，所述有机材料不是聚碳酸酯，所述夹胶玻璃的总厚度不超过6.0mm。

2.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述的化学钢化的玻璃片是经进一步表面处理的玻璃片。

3.根据权利要求2所述的夹胶玻璃，其中所述的表面处理是化学腐蚀、抛光或镀膜。

4.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述玻璃片的厚度不超过3.0mm。

5.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述玻璃片的厚度不超过2.0mm。

6.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述玻璃片的厚度不超过1.0mm。

7.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述玻璃片是平板玻璃、弯曲玻璃或带有结构的玻璃。

8.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述有机材料选自聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯、热塑性聚氨酯、乙烯-醋酸乙烯酯或杜邦森特

9.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述中间层的厚度小于 2.0mm。

10.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述中间层的厚度小于1.0mm。

11.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述中间层的厚度小于0.5mm。

12.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述中间层的厚度小于0.1mm。

13.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述夹胶玻璃的总厚度不超过5mm。

14.根据权利要求1所述的夹胶玻璃，其中所述夹胶玻璃的总厚度不超过4mm。