CN109071339A - 车辆用夹层玻璃 - Google Patents
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Abstract
本发明的车辆用夹层玻璃是内侧玻璃板和外侧玻璃板经由有机树脂中间层一体化而成的车辆用夹层玻璃,其特征在于,内侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的化学强化玻璃,且外侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的物理强化玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及车辆用夹层玻璃,特别涉及适合于汽车挡风玻璃的车辆用夹层玻璃。
背景技术
汽车的挡风玻璃使用了两片玻璃板经由有机树脂中间层一体化而成的夹层玻璃。夹层玻璃具有下述优点:即使玻璃板的一部分发生破损也能够确保良好的视野,此外,在发生事故时即使玻璃板破裂,也能够凭借有机树脂中间层的伸缩性而防止搭乘者飞出车外。
例如,专利文献1公开了一种夹层玻璃,其为了防止中间层在气囊展开时发生断裂而将外侧玻璃板的厚度相对于内侧玻璃板的厚度之比设为0.6以上且0.9以下。此外,专利文献2公开了一种夹层玻璃,其为了提高防盗抢性等而将内侧玻璃板与外侧玻璃板的厚度差设为1.0mm以上,并使内侧玻璃板的板厚大于外侧玻璃板的板厚。
现有技术文献
专利文献
专利文献1:日本特开2003-55007号公报
专利文献2:日本特开2001-39743号公报
发明内容
发明要解决的问题
近年来,在汽车业界中,从环境的观点出发,强烈要求通过车体的轻量化来提高燃油效率。由此,要求汽车相关部件的轻量化提高至现有水平以上。对夹层玻璃的要求也不例外。在实现夹层玻璃的轻量化的情况下,玻璃板的薄型化是有效的,但从安全性等的观点出发,并不容易实现该薄型化。因而,为了实现夹层玻璃的薄型化,作为玻璃板而设想使用薄薄的物理强化玻璃。
但是,薄薄的物理强化玻璃在加热处理时其表面与内部难以形成温度差,因此难以增大压缩应力层的压缩应力值。其结果是难以维持夹层玻璃的强度。
进而,在接近人体的部位设置有物理强化玻璃的情况下,存在物理强化玻璃因物理冲击而破损成粒状、其细小的碎片使眼球等损伤的风险。
因而,本发明是鉴于上述情况而进行的,其技术课题在于,创造能够兼顾高强度和薄型化、且能够有效地避免破损时的伤人危险的车辆用夹层玻璃。
用于解决问题的方法
本发明人发现:通过将化学强化玻璃板和物理强化玻璃板制成夹层玻璃,并将物理强化玻璃配置在外侧,能够解决上述技术课题,从而提出了本发明。即,本发明的车辆用夹层玻璃是内侧玻璃板和外侧玻璃板经由有机树脂中间层一体化而成的车辆用夹层玻璃,其特征在于,内侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的化学强化玻璃,且外侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的物理强化玻璃。此处,“内侧玻璃板”是指配置在车内侧的玻璃板,“外侧玻璃板”是指配置在车外侧的玻璃板。需要说明的是,夹层玻璃具有三维弯曲的曲面形状时,曲率半径小的玻璃板成为内侧玻璃板,曲率半径大的玻璃板成为外侧玻璃板。
本发明的车辆用夹层玻璃将内侧玻璃板设为化学强化玻璃。由此,即使板厚小也能够维持强度,且在破损时能够降低粒状的玻璃片对车内侧的人体造成损伤的危险性。此外,本发明的车辆用夹层玻璃将外侧玻璃板设为物理强化玻璃。物理强化玻璃容易增大应力深度。因此,外侧玻璃板难以因砂砾等细碎的飞来物体的点冲击而破损。此外,本发明的车辆用夹层玻璃是两片玻璃板经由有机树脂中间层一体化而成的。由此,在发生事故时能够防止搭乘者飞出车外。
图1是用于说明本发明的车辆用夹层玻璃的概略图。车辆用夹层玻璃10具备由化学强化玻璃形成的内侧玻璃板11、由物理强化玻璃形成的外侧玻璃板12、以及夹在内侧玻璃板11与外侧玻璃板12之间的有机树脂中间层13。并且,车辆用夹层玻璃10中,使外侧玻璃板12侧成为凸出,板宽方向的整体弯曲成圆弧状,且长度方向的整体弯曲成圆弧状。
第二,本发明的车辆用夹层玻璃优选具有三维弯曲的曲面形状。
第三,本发明的车辆用夹层玻璃优选内侧玻璃板为碱铝硅酸盐玻璃,且其板厚为1.5mm以下。
第四,本发明的车辆用夹层玻璃优选内侧玻璃板作为玻璃组成以质量%计含有SiO2 40~80%、Al2O3 1~30%、B2O3 0~10%、Na2O5~20%、K2O 0~5%。
第五,本发明的车辆用夹层玻璃优选内侧玻璃板的压缩应力层的压缩应力值为300MPa以上,且应力深度为5μm以上。此处,“压缩应力值”和“应力深度”通过使用表面应力计(例如折原制作所制造的FSM-6000),观察干涉条纹的条数及其间隔来算出。
第六,本发明的车辆用夹层玻璃优选用维氏压头施加800gf的载重时的化学强化处理前的内侧玻璃板的裂纹发生率为80%以下。此处,“裂纹发生率”是如下测定的值。首先,在湿度保持至30%、温度保持至25℃的恒温恒湿槽内,将载重设定为800gf的维氏压头向玻璃表面(光学研磨面)压入15秒钟,在该15秒后数出自压痕的4角产生的裂纹数量(每1个压痕最大为4)。如此操作将压头压入50次,求出总裂纹发生数后,利用(总裂纹发生数/200)×100的式子来求出。维氏压头的压入利用全自动维氏硬度计(例如FUTURE-TECH公司制FLC-50VX)进行。其中,裂纹发生率的值因玻璃表面的水分状态而发生变化,因此,在测定前以(Ps-350℃)~(Ps-150℃)的温度范围进行1小时以上的退火,从而消除由室温、湿度导致的玻璃表面的水分状态差异。需要说明的是,Ps是指应变点。
第七,本发明的车辆用夹层玻璃优选外侧玻璃板为碱铝硅酸盐玻璃或钠钙玻璃,且其板厚为1.0~4.0mm。
第八,本发明的车辆用夹层玻璃优选有机树脂层由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛构成。
第九,本发明的车辆用夹层玻璃优选用于汽车的挡风玻璃。
附图说明
图1是示出本发明的车辆用夹层玻璃的一例的概略图。
具体实施方式
本发明的车辆用夹层玻璃中,内侧玻璃板和外侧玻璃板在表面具有压缩应力层。作为在表面形成压缩应力层的方法,有物理强化法和化学强化法,在本发明中,内侧玻璃板为化学强化玻璃,外侧玻璃板为物理强化玻璃。
化学强化法是以玻璃的应变点以下的温度通过离子交换向玻璃表面中导入离子半径大的碱离子的方法。如果是化学强化法,则即使在玻璃板的板厚小的情况下,也能够恰当地形成压缩应力层。物理强化法是以玻璃的软化点附近的温度进行热处理后,尤其是以玻璃的软化点附近的温度进行曲面加工后利用空气喷射等将玻璃骤冷而在表面形成压缩应力层的方法。如果是物理强化玻璃,则能够简便地形成应力深度大的压缩应力层。
本发明的车辆用夹层玻璃中,内侧玻璃板的板厚优选为1.5mm以下、1.2mm以下、1.0mm以下,特别优选为0.8mm以下,优选为0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上,特别优选为0.7mm以上。外侧玻璃板的板厚优选为4.0mm以下、3.5mm以下、3.0mm以下、2.5mm以下、2.0mm以下、1.8mm以下,特别优选为1.5mm以下,优选为0.3mm以上、0.4mm以上、0.5mm以上、0.6mm以上、0.7mm以上、0.8mm以上、0.9mm以上,特备优选为1.0mm以上。夹层玻璃的板厚优选为4.5mm以下、3.5mm以下、3.0mm以下、2.5mm以下、2.0mm以下,特别优选为1.5mm以下。若各自的板厚过大,则夹层玻璃难以轻量化。另一方面,若各自的板厚过小,则难以获得期望的强度。
尤其是,若分别将内侧玻璃板规定为0.3~1.0mm、将外侧玻璃板规定为1.0~1.5mm,则容易弹性地吸收机械冲击力,因此,在应用于汽车挡风玻璃的情况下,难以损伤。
本发明的车辆用夹层玻璃中,内侧玻璃板优选为碱铝硅酸盐玻璃。碱铝硅酸盐玻璃的离子交换性能高,因此,能够利用短时间的化学强化处理来形成期望的压缩应力层。此外,耐失透性良好,因此,容易成形为玻璃板。
内侧玻璃板优选作为玻璃组成以质量%计含有SiO2 40~80%、Al2O3 1~30%、B2O3 0~10%、Na2O 5~20%和K2O 0~5%。如上那样地规定各成分的含有范围的理由如下所述。需要说明的是,在各成分的含有范围的说明中,%这一表述是指质量%。
SiO2是形成玻璃网络的成分。SiO2的含量优选为40~80%、45~75%、52~73%、55~71%、57~68%,特别优选为58~67%。若SiO2的含量过少,则难以玻璃化,此外,热膨胀系数变得过高,耐热冲击性容易降低。另一方面,若SiO2的含量过多,则熔融性、成形性容易降低,此外,热膨胀系数变得过低,难以匹配于外侧玻璃板的热膨胀系数。
Al2O3是提高离子交换性能的成分,此外,是提高应变点、杨氏模量的成分。若Al2O3的含量过少,则产生无法充分发挥出离子交换性能的可能性。因而,Al2O3的下限范围优选为1%以上、3%以上、8%以上、12%以上、16%以上、16.5%以上、17.1%以上、17.5%以上、18%以上,特别优选为18.5%以上。另一方面,若Al2O3的含量过多,则玻璃中容易析出失透结晶,难以利用溢流下拉法等成形为玻璃板。此外,耐酸性也降低,难以应用于酸处理工序。此外,高温粘性变高,熔融性容易降低。因而,Al2O3的上限范围优选为30%以下、28%以下、26%以下、24%以下、23.5%以下、22%以下、21%以下,特别优选为20.5%以下。
B2O3是降低裂纹发生率、高温粘度和密度,且使玻璃稳定化而难以析出结晶,并使液相温度降低的成分。B2O3的下限范围优选为0%以上、0.1%以上、1%以上、2%以上,特别优选为3%以上。但是,若B2O3的含量过多,则因离子交换而产生被称为烧焦的玻璃表面着色,或者耐水性降低,或者应力深度容易变小。因而,B2O3的上限范围优选为10%以下、6%以下、5%以下,特别优选小于4%。
Na2O是离子交换成分,此外,是降低高温粘度、提高熔融性和成形性的成分。此外,Na2O还是改善耐失透性的成分。若Na2O的含量过少,则熔融性、离子交换性能容易降低。因而,Na2O的含量优选为5%以上、超过7.0%、10%以上、12%以上、13%以上,特别优选为14%以上。另一方面,若Na2O的含量过多,则热膨胀系数变得过高,耐热冲击性降低,或者难以匹配于有机树脂中间层的热膨胀系数。此外,有时应变点过度降低,或者玻璃组成缺乏成分平衡,耐失透性反而降低。因而,Na2O的含量优选为20%以下、19%以下、17%以下、16.3%以下、16%以下,特别优选为15%以下。
K2O是促进离子交换的成分,是在碱金属氧化物之中容易增大应力深度的成分。此外,是降低高温粘度、提高熔融性和成形性的成分。此外还是改善耐失透性的成分。但是,若K2O的含量过多,则热膨胀系数变得过高,耐热冲击性降低,难以匹配于有机树脂中间层的热膨胀系数。此外,若应变点过度降低,则存在玻璃组成缺乏成分平衡、耐失透性反而降低的倾向。因而,K2O的上限范围优选为5%以下、4%以下、小于2%,特别优选小于1%。需要说明的是,添加K2O时,其添加量优选为0.1%以上、0.3%以上,特别优选为0.5%以上。
除了上述成分之外,例如也可以添加下述成分。
Li2O是离子交换成分,此外,是降低高温粘度、提高熔融性和成形性的成分,同时是提高杨氏模量的成分。进而,在碱金属氧化物之中,Li2O的提高压缩应力值的效果大,但在包含5%以上Na2O的玻璃体系中,若Li2O的含量变得极多,则存在压缩应力值反而降低的倾向。此外,若Li2O的含量过多,则在液相粘度降低、玻璃容易失透的基础上,热膨胀系数变得过高、耐热冲击性降低,或者难以匹配于有机树脂中间层的热膨胀系数。此外,有时低温粘性过度降低,容易发生应力松弛,压缩应力值反而降低。因而,Li2O的含量优选为0~5%、0~3.5%、0~2%、0~1.5%、0~1%、0.01%以上且小于1.0%,特别优选为0.1~0.5%。需要说明的是,若导入Li2O至其含量为0.1%以上,则Li离子作为离子交换成分而发挥作用,因此,能够在短时间内增大应力深度。其结果是在进行多次化学强化处理的情况下,能够缩短第一次离子交换的时间。
MgO是降低高温粘度、提高熔融性、成形性、应变点和杨氏模量的成分,在碱土金属氧化物之中是提高离子交换性能的效果大的成分。因而,MgO的下限范围优选为0%以上、0.5%以上、1%以上、1.2%以上、1.3%以上,特别优选为1.4%以上。但是,若MgO的含量过多,则存在密度和热膨胀系数容易变高、且玻璃容易失透的倾向。因而,MgO的上限范围优选为9%以下、8%以下、7%以下、6%以下、5%以下、4%以下、3.5%以下、3%以下、2.5%以下、2.3%以下,特别优选为2.2%以下。
CaO是与其它成分相比使高温粘度降低,并提高熔融性、成形性、应变点和杨氏模量而不伴有耐失透性降低的成分。但是,若CaO的含量过多,则密度、热膨胀系数变高,此外,玻璃组成缺乏成分平衡,玻璃反而容易失透,或者离子交换性能降低,或者离子交换溶液容易劣化。因而,CaO的含量优选为0~6%、0~5%、0~4%、0~3.5%、0~3%、0~2%、0%以上且小于1%、0~0.5%,特别优选为0~0.1%。
SrO是使高温粘度降低,并提高熔融性、成形性、应变点和杨氏模量的成分。但是,若SrO的含量过多,则在离子交换反应容易受阻碍的基础上,密度、热膨胀系数变高,或者玻璃容易失透。因而,SrO的含量优选为0~2%、0~1.5%、0~1%、0~0.5%、0~0.1%,特别优选为0%以上且小于0.1%。
BaO是使高温粘度降低,并提高熔融性、成形性、应变点和杨氏模量的成分。但是,若BaO的含量过多,则在离子交换反应容易受阻碍的基础上,密度、热膨胀系数变高,玻璃容易失透。因而,BaO的含量优选为0~2%、0~1.5%、0~1%、0~0.5%、0~0.1%,特别优选为0%以上且小于0.1%。
若MgO、CaO、SrO和BaO的总量过多,则存在密度和热膨胀系数变高、或者玻璃失透、或者离子交换性能降低的倾向。因而,MgO、CaO、SrO和BaO的总量优选为0~9.9%、0~8%、0~6%,特别优选为0~5%。
TiO2是提高离子交换性能的成分,此外,是降低高温粘度的成分,但若其总量过多,则玻璃容易着色或者容易失透。因而,TiO2的含量优选为0~4.5%、0~0.5%,特别优选为0~0.3%。
ZrO2是显著提高离子交换性能的成分,并且是提高液相粘度附近的粘性、应变点的成分。但是,若ZrO2的含量过多,则存在耐失透性显著降低的可能性,此外,还存在密度变得过高的可能性。因而,ZrO2的含量优选为0~5%、0~3%、0%以上且小于1%,特别优选为0.001~0.5%。
ZnO是提高离子交换性能的成分,特别是提高压缩应力值的效果大的成分。此外,是降低高温粘性而不使低温粘性降低的成分。但是,若ZnO的含量过多,则存在玻璃分相、或者耐失透性降低、或者密度变高、或者应力深度变小的倾向。因而,ZnO的含量优选为0~6%、0~3%、0~1%,特别优选为0~0.1%。
P2O5是提高离子交换性能的成分,特别是增大应力深度的成分。P2O5的适宜下限范围为0%以上、1%以上、3%以上、5%以上,特别是超过7%。但是,若P2O5的含量过多,则玻璃分相,耐水性容易降低。因而,P2O5的含量的适宜上限范围为20%以下、18%以下、15%以下、13%以下、10%以下,特别是7%以下。
SnO2具有提高离子交换性能的效果。因而,SnO2的含量优选为0~3%、0.01~3%、0.05~3%、0.1~3%,特别优选为0.2~3%。
作为澄清剂,可以添加0~3%的选自Cl、SO3、CeO2的组(优选为Cl、SO3的组)中的一种或两种以上。
Fe2O3的含量优选小于1000ppm(小于0.1%)、小于800ppm、小于600ppm、小于400ppm,特别优选小于300ppm。进而,优选的是,在将Fe2O3的含量规定至上述范围的基础上,将摩尔比Fe2O3/(Fe2O3+SnO2)规定至0.8以上、0.9以上,特别优选规定至0.95以上。由此,板厚1mm条件下的总光线透射率(400~770nm)容易提高(例如为90%以上)。
Nd2O3、La2O3等稀土类氧化物是提高杨氏模量的成分。但是,原料自身的成本高,此外,若大量添加,则耐失透性容易降低。因而,稀土类氧化物的含量优选为3%以下、2%以下、1%以下、0.5%以下,特别优选为0.1%以下。
从环境的考虑出发,作为玻璃组成,优选实质上不含As2O3、5B2O3、PbO、Bi2O3和F。此处,“实质上不含~”的主旨是指:虽然未作为玻璃成分而积极地添加写明的成分,但允许其作为杂质而混入,具体而言,是指写明的成分含量小于0.05%。
本发明的车辆用夹层玻璃中,内侧玻璃板在表面具有压缩应力层,其压缩应力层的压缩应力值优选为300MPa以上、500MPa以上、600MPa以上、650MPa以上,特别优选为700MPa以上。压缩应力值越大,则内侧玻璃板的强度变得越高。另一方面,若在表面形成极大的压缩应力,则存在内部的拉伸应力变得极高、内侧玻璃板因点冲击而发生自裂的可能性。因而,压缩应力层的压缩应力值优选为1200MPa以下。
内侧玻璃板的压缩应力层的应力深度优选为5μm以上、20μm以上、30μm以上、40μm以上,特别优选为50μm以上。应力深度越大,则即使内侧玻璃板带有深深的伤痕,内侧玻璃板也越难破裂,且强度偏差也变得越小。另一方面,若应力深度变得过大,则存在内部的拉伸应力变得极高、内侧玻璃板因点冲击而发生自裂的可能性。因而,应力深度优选为70μm以下。
内侧玻璃板的内部的拉伸应力值优选为200MPa以下、150MPa以下、90MPa以下、70MPa以下,特别优选为10~50MPa。若内部的拉伸应力值过大,则存在玻璃板因点冲击而自裂的可能性。需要说明的是,内部的拉伸应力值是指由下述数学式算出的值。
自内侧玻璃板的表面起的深度方向上的压缩应力曲线优选为弯曲。由此,使压缩应力层的压缩应力值和应力深度增大,且容易防止内部应力破坏。需要说明的是,若进行多次化学强化处理,则能够使自表面起的深度方向上的压缩应力曲线弯曲。
进行多次化学强化处理时,最后的化学强化处理(例如,进行2次化学强化处理时,为第2次化学强化处理)的温度优选为390~430℃、特别优选为400~420℃,最后的化学强化处理的时间优选为1.5~5小时、特别优选为2~4.5小时。由此,容易提高压缩应力层的压缩应力值。
进行多次化学强化处理时,优选进行2次化学强化处理。由此,能够高效地使自表面起的深度方向上的压缩应力曲线发生弯曲。
进行2次化学强化处理时,第2次化学强化处理所使用的离子交换液中的小碱离子(例如Li离子、Na离子、尤其是Na离子)的比例优选少于第1次化学强化处理所使用的离子交换液中的小碱离子。由此,容易提高压缩应力层的压缩应力值。需要说明的是,碱离子的大小为Li离子<Na离子<K离子。
进行2次化学强化处理时,第1次化学强化处理所使用的离子交换液中的KNO3的含量优选小于75质量%、70质量%以下,特别优选为60质量%以下。第2次化学强化处理所使用的离子交换液中的KNO3的含量优选为75质量%以上、85质量%以上、95质量%以上,特别优选为99.5质量%以上。若离子交换液中的KNO3的含量成为上述范围外,则难以提高压缩应力层的压缩应力值。
进行2次化学强化处理时,第2次化学强化处理所使用的离子交换液中的NaNO3的含量优选少于第1次化学强化处理所使用的离子交换液中的NaNO3的含量,更优选少5质量%以上,进一步优选少10质量%以上,特别优选少15质量%以上。此外,第2次化学强化处理所使用的离子交换液中的NaNO3的含量优选为25质量%以下、20质量%以下、15质量%以下、10质量%以下、5质量%以下,特别优选为0.5质量%以下。若第2次化学强化处理所使用的离子交换液中的NaNO3过多,则难以提高表面压缩应力层的压缩应力值。
[数学式1]
内部的拉伸应力值=(压缩应力值×应力深度)/(板厚-2×应力深度)
本发明的车辆用夹层玻璃中,用维氏压头施加800gf的载重时的化学强化处理前的内侧玻璃板的裂纹发生率优选为80%以下。若该裂纹发生率过大,则飞来物体冲击至外侧玻璃板而施加了局部应力时,在内侧玻璃板也容易产生裂纹,存在导致夹层玻璃整体破坏的可能性。
本发明的车辆用夹层玻璃中,外侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的物理强化玻璃。外侧玻璃板的压缩应力层的压缩应力值优选为1MPa以上、5MPa以上、10MPa以上、20MPa以上、50MPa以上,特别优选为100MPa以上。压缩应力值越大,则外侧玻璃板的强度变得越高。外侧玻璃板的压缩应力层的应力深度优选为50μm以上、100μm以上、150μm以上。若外侧玻璃板的应力深度过小,则对于飞来物体的耐点冲击性容易降低。外侧玻璃板的内部的拉伸应力值优选为90MPa以下、70MPa以下,特别优选为10~50MPa。若外侧玻璃的内部的拉伸应力值过大,则在破损时玻璃碎片飞散成粉,视野暂时性不良,存在陷入非常危险的状态的可能性。
作为外侧玻璃板,适合为上述碱铝硅酸盐玻璃,从制造成本的观点出发,还优选为钠钙玻璃。钠钙玻璃通常作为玻璃组成而含有SiO2 65~75%、Al2O3 0~3%、CaO 5~15%、MgO 0~15%、Na2O10~20%、K2O 0~3%、Fe2O3 0~3%。
本发明的车辆用夹层玻璃中,玻璃板(内侧玻璃板和/或外侧玻璃板)的密度优选为2.6g/cm3以下、2.55g/cm3以下、2.50g/cm3以下、2.48g/cm3以下、2.46g/cm3以下,特别优选为2.45g/cm3以下。若密度过大,则玻璃板难以轻量化,夹层玻璃也难以轻量化。需要说明的是,“密度”可利用阿基米德法进行测定。
玻璃板(内侧玻璃板和/或外侧玻璃板)的25~380℃的温度范围内的热膨胀系数优选为100×10-7/℃以下、95×10-7/℃以下、90×10-7/℃以下,特别优选为85×10-7/℃以下。若玻璃板的热膨胀系数过高,则难以匹配于有机树脂中间层的热膨胀系数,玻璃板与有机树脂中间层容易发生剥离。需要说明的是,“25~380℃的温度范围内的热膨胀系数”是利用膨胀计测定的平均值。
玻璃板(内侧玻璃板和/或外侧玻璃板)的液相温度优选为1200℃以下、1150℃以下、1100℃以下、1080℃以下、1050℃以下、1020℃以下,特别优选为1000℃以下。液相粘度优选为104.0dPa·s以上、104.4dPa·s以上、104.8dPa·s以上、105.0dPa·s以上、105.3dPa·s以上、105.5dPa·s以上、105.7dPa·s以上、105.8dPa·s以上,特别优选为106.0dPa·s以上。若液相温度与液相粘度成为上述范围外,则成形时玻璃容易失透。需要说明的是,“液相温度”是指如下数值:将穿过标准筛30目(筛孔为500μm)且残留在50目(筛孔为300μm)上的玻璃粉末投入铂舟后,在温度梯度炉中保持24小时,测定结晶析出的温度而得的值。“液相粘度”是指利用铂球提拉法对液相温度下的玻璃粘度进行测定而得的值。
玻璃板(内侧玻璃板和/或外侧玻璃板)的杨氏模量优选为65GPa以上、69GPa以上、71GPa以上、75GPa以上,特别优选为77GPa以上。若杨氏模量过低,则玻璃板容易挠曲,玻璃板容易自重变形。需要说明的是,“杨氏模量”可利用共振法等进行测定。
本发明的车辆用夹层玻璃中,有机树脂中间层的厚度优选为0.1~2mm、0.3~1.5mm、0.5~1.2mm,特别优选为0.6~0.9mm。若有机树脂中间层的厚度过小,则冲击吸收性容易降低,此外,固着性容易产生偏差,玻璃板与有机树脂中间层容易剥离。另一方面,若有机树脂中间层的厚度过大,则夹层玻璃的观察性容易降低。
作为有机树脂中间层,可以使用各种材料,可以使用例如聚乙烯(PE)、乙烯-乙酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、甲基丙烯酸类树脂(PMA)、聚氯乙烯(PVC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、纤维素乙酸酯(CA)、邻苯二甲酸二烯丙酯树脂(DAP)、脲树脂(UP)、三聚氰胺树脂(MF)、不饱和聚酯(UP)、聚乙烯醇缩丁醛(PVB)、聚乙烯醇缩甲醛(PVF)、聚乙烯醇(PVAL)、乙酸乙烯酯树脂(PVAc)、离聚物(IO)、聚甲基戊烯(TPX)、偏二氯乙烯(PVDC)、聚砜(PSF)、聚偏氟乙烯(PVDF)、甲基丙烯酸-苯乙烯共聚树脂(MS)、聚芳酯(PAR)、聚烯丙基砜(PASF)、聚丁二烯(BR)、聚醚砜(PESF)或聚醚醚酮(PEEK)等。其中,从透明性和固着性的观点出发,适合为EVA、PVB,尤其是,PVB能够赋予隔音性,因此优选。
可以向有机树脂中间层中添加着色剂,也可以添加会吸收红外线、紫外线等规定波长光线的吸收剂。
按照如下操作,能够制作本发明的车辆用夹层玻璃。
首先,将以成为规定玻璃组成的方式调配而成的玻璃原料投入至连续熔融炉中,以1500~1700℃进行加热熔融,澄清、搅拌后,供给至成形装置而成形为平板形状等,进行退火,由此能够制作玻璃板。
作为成形为平板形状的方法,优选采用溢流下拉法。溢流下拉法是能够在表面未经研磨的状态下大量制作高品质的玻璃板,且能够容易地制作大型玻璃板的方法。需要说明的是,若表面未经研磨,则能够使玻璃板的制造成本低廉化。
除了溢流下拉法之外,还优选利用浮法来成形为玻璃板。浮法是能够廉价地制作大型玻璃板的方法。
接着,针对所得玻璃板,根据需要进行曲面加工。作为曲面加工的方法,可以采用各种方法。尤其是,优选利用模具对玻璃板进行加压成形的方法,更优选在利用规定形状的模具夹住玻璃板的状态下使其通过热处理炉。由此,能够提高曲面形状的尺寸精度。此外,还优选下述方法:通过在规定形状的模具上配置玻璃板后,对玻璃板的一部分或整体进行热处理,从而使玻璃板因自重而沿着模具的形状发生软化变形的方法。由此,能够提高曲面加工的效率。
接着,对曲面加工后的玻璃板进行化学强化处理,得到内侧玻璃板,并进行物理强化处理,得到外侧玻璃板。化学强化处理的条件没有特别限定,考虑玻璃的粘度特性、用途、厚度、内部的拉伸应力、尺寸变化等来选择最佳的条件即可。例如,可通过在390~480℃的KNO3熔融盐中浸渍1~8小时来进行。尤其是,若将KNO3熔融盐中的K离子与玻璃中的Na成分进行离子交换,则能够在玻璃表面高效地形成压缩应力层。此外,物理强化处理的条件没有特别限定,优选在加热至玻璃板的软化点附近的温度后,利用空气喷射等进行骤冷。物理强化处理也可以通过另行的热处理工序来进行,从制造效率的观点出发,优选通过将曲面加工后的玻璃骤冷来进行。
进而,强化处理后的两片玻璃板经由有机树脂中间层进行层叠一体化,从而制成夹层玻璃。作为层叠一体化的方法,可列举出:向2片玻璃板之间注入有机树脂后,使有机树脂固化的方法;在2片玻璃板之间配置有机树脂片后,进行加压加热处理(热压接)的方法等,后一方法容易进行层叠一体化,因此优选。
优选的是,在获得夹层玻璃后,去除从夹层玻璃的端面露出的有机树脂中间层,为了防止来自于夹层玻璃的端面的破损,可以进行倒角加工。此外,在获得夹层玻璃后,可以在内侧玻璃板或外侧玻璃板的表面形成硬涂膜、红外线反射膜。
实施例
以下,基于实施例来详细说明本发明。需要说明的是,以下的实施例是单纯的例示。本发明完全不限定于以下的实施例。
表1示出内侧玻璃板(试样No.1~5)的玻璃组成和玻璃特性。
[表1]
如下操作,制作各试样。首先,以成为表中的玻璃组成的方式,调配各玻璃原料并熔融、澄清、搅拌,得到均质的玻璃后,利用溢流下拉法成形为板状,得到0.7mm厚的玻璃板。针对所得各试样,评价各种特性。
密度ρ是利用公知的阿基米德法测定的值。
热膨胀系数α是使用膨胀计,测定25~380℃的温度范围内的平均热膨胀系数而得的值。
杨氏模量E是利用公知的共振法测定的值。
液相温度TL是指如下数值:将穿过标准筛30目(筛孔为500μm)且残留在50目(筛孔为300μm)上的玻璃粉末投入铂舟后,在温度梯度炉中保持24小时,测定结晶析出的温度而得的值。
液相粘度log10ηTL是利用铂球提拉法测定液相温度下的玻璃粘度而得的值。
按照以下方式测定裂纹发生率。首先,在温度保持至200℃的电炉内保持1小时,使表面的水分状态达到恒定。其后,在湿度保持至30%、温度保持至25℃的恒温恒湿槽内,将载重设定为800gf的维氏压头向玻璃表面压入15秒钟,在该15秒后数出自压痕的4角产生的裂纹数量(每1个压痕最大为4)。如此操作将压头压入50次,求出总裂纹发生数后,利用(总裂纹发生数/200)×100的式子来求出。
接着,针对各试样,在利用规定形状的模具夹住各试样的状态下使其通过热处理炉,由此,曲面加工至板宽方向的整体弯曲成圆弧状、且长度方向的整体弯曲成圆弧状而得的曲面形状。
接着,对各试样的两表面实施光学研磨后,在430℃的KNO3熔融盐(新的KNO3熔融盐)中浸渍4小时,由此进行化学强化处理。在化学强化处理后,对各试样的表面进行清洗,得到内侧玻璃板。接着,根据使用表面应力计(折原制作所制造的FSM-6000)观察的干涉条纹的条数及其间隔,算出表面的压缩应力层的压缩应力值CS和应力深度DOL。在计算时,将各试样的折射率设为1.5、光学弹性常数设为30[(nm/cm)/MPa]。
进而,准备与上述内侧玻璃板具有相同尺寸且由钠钙玻璃形成的玻璃板(板厚为1.5mm),且利用与上述内侧玻璃板的情况相同的方法对该玻璃板进行曲面加工后,骤冷来进行物理强化处理,由此得到外侧玻璃板。针对所得外侧玻璃板,通过上述方法算出CS,结果CS为50MPa。
最后,使用厚度为0.7mm的有机树脂中间层(PVB),通过加压加热处理将上述内侧玻璃板(试样No.1~4)与上述外侧玻璃板进行层叠一体化,得到具有曲面形状的夹层玻璃。可以认为:这些夹层玻璃能够兼顾高强度和薄型化,且能够有效地避免破损时的伤人危险。
产业上的可利用性
本发明的车辆用夹层玻璃适合于汽车的挡风玻璃,也适合于汽车的后风挡玻璃、门玻璃、车顶玻璃。
附图标记说明
10 车辆用夹层玻璃
11 内侧玻璃板
12 外侧玻璃板
13 有机树脂中间层
Claims (9)
1.一种车辆用夹层玻璃,其是内侧玻璃板和外侧玻璃板经由有机树脂中间层一体化而成的车辆用夹层玻璃,其特征在于,
内侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的化学强化玻璃,
且外侧玻璃板是在表面具有压缩应力层的物理强化玻璃。
2.根据权利要求1所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,其具有三维弯曲的曲面形状。
3.根据权利要求1或2所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,内侧玻璃板为碱铝硅酸盐玻璃,且其板厚为1.5mm以下。
4.根据权利要求1~3中任一项所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,内侧玻璃板作为玻璃组成以质量%计含有SiO2 40%~80%、Al2O3 1%~30%、B2O3 0%~10%、Na2O 5%~20%和K2O 0%~5%。
5.根据权利要求1~4中任一项所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,内侧玻璃板的压缩应力层的压缩应力值为300MPa以上,且应力深度为5μm以上。
6.根据权利要求1~5中任一项所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,用维氏压头施加800gf的载重时的化学强化处理前的内侧玻璃板的裂纹发生率为80%以下。
7.根据权利要求1~6中任一项所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,外侧玻璃板为碱铝硅酸盐玻璃或钠钙玻璃,其板厚为1.0mm~4.0mm。
8.根据权利要求1~7中任一项所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,有机树脂层由乙烯-乙酸乙烯酯共聚物或聚乙烯醇缩丁醛构成。
9.根据权利要求1~8中任一项所述的车辆用夹层玻璃,其特征在于,其用于汽车的挡风玻璃。
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