МНОГОСЛОЙНОЕ ОСТЕКЛЕНИЕ
MULTILAYER GLAZING

Изобретение относится к области многослойных остеклений, конкретнее, многослойным остеклениям автомобилей, в частности используемых как ветровые стекла или боковые стекла.
Многослойные остекления представляют собой остекления, в которых два листа стекла адгезивно соединяются между собой слоистой прослойкой, которая обладает способностью удерживать осколки стекла в случае разрушения. Слоистая прослойка может выполнять также другие функции, например, сопротивления разрыву, акустическую, тепловую и т.п. функции. Слоистая прослойка обычно содержит, по меньшей мере, один полимерный лист, обычно изготовленный из поливинилбутираля, способный размягчаться во время обработки ламинированием и прилипать к листам стекла.
Многослойные остекления используются в автомобилях в качестве ветрового (лобового) стекла, и иногда в качестве боковых стекол. В связи с этим, остекления должны удовлетворять все большему числу требований, включая механические требования (остекления должны выдерживать удар гравия), физические требования (остекления должны быть как можно более легкими, чтобы обременять как можно меньше потребление энергии транспортным средством), оптические требования (пропускание ими в видимом диапазоне должно быть достаточным для обеспечения хорошей видимости для водителя) и тепловые требования (пропускание ими солнечного излучения должно быть низким, чтобы летом уменьшать солнечные теплопоступления и, следовательно, потребность в кондиционировании воздуха), не говоря уже о требованиях к стоимости. Другие требования сами по себе относятся к способу изготовления этих остеклений. В частности, два листа стекла многослойного остекления должны быть способными сгибаться вместе таким образом, чтобы обеспечить идеальную сборку и предотвратить любые оптические искажения. Некоторые из этих требований противоречат друг другу, поскольку более легкое остекление является более тонким остеклением, которое будет иметь тенденцию хуже выдерживать удар гравия и больше пропускать инфракрасное излучение.
Целью изобретения является создание многослойного остекления, которое отвечает всем этим требованиям и которое не является очень дорогостоящим при производстве.
Целью изобретения является создание многослойного остекления, отвечающего всем этим требованиям, и которое не является очень дорогостоящим при изготовлении.
-1
2
3
2
3
В связи с этим, одним из объектов изобретения является многослойное остекление, содержащее первый лист окрашенного стекла и второй лист бесцветного стекла, соединенные между собой посредством слоистой прослойки, причем упомянутый первый лист имеет толщину e1 , находящуюся в интервале от 1,5 до 2,5 мм, причем упомянутый второй лист имеет толщину e2 находящуюся в интервале от 0,4 до 1,9 мм, причем отношение R=e2/e1² составляет не более 0,40 мм, причем указанное окрашенное стекло имеет светопропускание, по меньшей мере, 70% и прямое солнечное пропускание не более 55%, причем упомянутое окрашенное стекло имеет химический состав, включающий массовое содержание железа общего, выраженного в форме FeO, находящееся в диапазоне от 1,1 до 2,0%, с редокс отношением, определяемым как отношение между массовым содержанием двухвалентного железа, выраженного в форме FeO, и массовым содержанием железа общего, выраженного в форме FeO, находящимся в диапазоне от 0,23 до 0,32.
Другим предметом изобретения является остекление для транспортного средства, в частности автомобиля, в частности лобового стекла или бокового окна, содержащего многослойное остекление согласно изобретению.
В этом остеклении второй лист стекла является предпочтительно внутренним листом, предназначенным для размещения на внутренней стороне пассажирского салона транспортного средства.
Светопропускание рассчитывается на основе экспериментального спектра, полученного на листе стекла или рассматриваемом остеклении, с учетом источника света A, определенного стандартом ISO 11664-2, и сравнительного наблюдателя (2°) CIE 1931, определенного стандартом ISO 11664-1. Прямое солнечное пропускание определяется в соответствии со стандартом ISO 9050:2003.
Под выражением "бесцветное стекло" понимается стекло, для которого пропускание света составляет, по меньшей мере, 90% при толщине 2 мм. Бесцветные стекла обычно включают массовое содержание железа общего не более 0,15%, в частности 0,1% и даже 0,08%. Однако массовое содержание железа общего в бесцветных стеклах обычно составляет, по меньшей мере, 0,01%, так как природные сырьевые материалы, используемые при плавке стекла, содержат примеси железа, а более низкие содержания потребовали бы использования особенно дорогостоящих сырьевых материалов. Бесцветное стекло обычно не содержит других красителей, кроме железа; в частности оно предпочтительно не содержит оксид кобальта, оксид хрома, селен, оксид меди, оксид никеля и оксиды редкоземельных элементов кроме неизбежных примесей.
Выбор толщин e1 и e2 и отношения R оказался особенно важным для получения желаемой стойкости к ударам гравия, а также хороших оптических и энергетических свойств.
Толщина e2 составляет предпочтительно не более 1,8 мм, в частности 1,7 мм, или 1,6 мм и даже 1,5 мм. Толщина e2 составляет предпочтительно, по меньшей мере, 0,5 мм, в частности 0,6 мм, или 0,7 мм, и даже 0,8 мм или 0,9 мм. Она находится предпочтительно в интервале от 0,5 до 1,7 мм.
Толщина е1 составляет предпочтительно не более 2,4 мм, в частности 2,3 мм или 2,2 мм, или 2,1 мм. Она составляет предпочтительно, по меньшей мере, 1,6 или 1,7 мм.
Отношение R составляет преимущественно не более 0,35 или 0,30, в частности 0,25 или 0,20. Предпочтительно, по меньшей мере, 0,10.
Особенно предпочтительными являются пары толщины e1/e2, в частности:
e1=1,6 мм и e2=0,5 мм
e1=1,6 мм и e2=0,7 мм
e1=1,8 мм и e2=0,5 мм
e1=1,8 мм и e2=0,7 мм
e1=1,8 мм и e2=1,1 мм
e1=2,1 мм и e2=0,5 мм
e1=2,1 мм и e2=0,7 мм
e1=2,1 мм и e2=1,1 мм
e1=2,1 мм и e2=1,6 мм
Остекление предпочтительно состоит из первого листа, из второго листа и слоистой прослойки, которое, однако, не исключает того, что один из этих компонентов может быть покрыт слоями или стопками слоев, как описано ниже.
Остекление является предпочтительно выпуклым. Для того чтобы достигнуть этого, два стеклянных листа сгибают, как правило, вместе, прежде чем скомпоновать их с помощью слоистой прослойки. Гибка может осуществляться известным способом, например, под действием силы тяжести (деформирование стекла под собственным весом) или путем прессования при температурах, обычно находящихся в диапазоне от 550 до 650°С.
Когда остекление является выпуклым, второй лист стекла является преимущественно внутренним листом остекления, то есть тем листом, который располагается на вогнутой стороне остекления; этот лист предназначен для размещения внутри пассажирского салона транспортного средства. Первый лист стекла является тогда наружным листом, расположенным на выпуклой стороне остекления; этот лист предназначен для размещения снаружи пассажирского салона транспортного средства.
Ламинирование может осуществляться также известным способом с помощью автоклавной обработки, например, при температурах от 110 до 160°С и под давлением, находящимся в диапазоне от 10 до 15 бар. Перед обработкой в автоклаве воздух, попавший между листами стекла и слоистой прослойкой, может быть удален каландрированием или с помощью вакуума.
Для того чтобы повысить стойкость к удару гравия, первый лист стекла изготавливают предпочтительно из стекла, которое не упрочнено механически. Поэтому, в данном случае оно не является ни закаленным и ни упрочненным. Выражение "не упрочнен механически" понимается как означающее, что лист стекла не подвергался упрочнению путем химического упрочнения или использования средств принудительного охлаждения с целью создания высоких напряжений сжатия в поверхности листа стекла. Это определение, однако, не исключает возможности использования средств охлаждения, которые обычно используются, и необходимы для соблюдения продолжительности цикла или для получения напряжений формования. Во время процесса формирования остекления автомобиля фактически необходимо охлаждать стекло после его формирования, чтобы соблюдать продолжительности цикла и создавать напряжения формования путем помещения периферии остекления под сжатие, чтобы увеличить сопротивление краев разрушению. Поэтому, выражение "механически не упрочнено" не исключает наличия краевых напряжений.
Стекло, которое не упрочнено механически, является предпочтительно таким, чтобы остаточное напряжение растяжения сердцевины составляло не более 12 МПа, в частности 5 МПа или 2 МПа. Такие значения напряжений, в частности получают при скоростях охлаждения не более 1°С в секунду после гибки, конкретней, между выходом из гибочной печи и зоной, в которой температура стекла соответствует температуре его отжига. Измерение остаточного напряжения, в частности проводят на испытательном образце, полученном путем вырезания из остекления параллелепипеда испытательного образца 10×50 мм, путем отделения первого листа стекла от слоистой прослойки, например, путем термической обработки испытательного образца при температуре от 150 до 200°С, затем путем измерения напряжений в толщине листа стекла. Измерение напряжений может, осуществляться, например, с помощью биазографа, описанного в главе 8 книги "Photoelasticity of Glass" ("Фотоупругость стекла") H. Aben, C. Guillemet (Х. Абена, К. Гильме) (1993) Springer Verlag.
Второй лист стекла может быть механически не упрочнен или, наоборот, может быть изготовлен из закаленного стекла.
Тем не менее, чтобы повысить стойкость к ударам гравия, второй лист стекла предпочтительно химически закаляют, так как используемые тонкие толщины затрудняют термическое упрочнение. Химическое упрочнение (также называемое "ионообменом") заключается в приведении поверхности стекла в контакт с ванной расплавленных солей (например, нитрата калия), с тем чтобы упрочнить поверхность стекла путем обмена ионов из стекла (например, ионов натрия) с ионами большего ионного радиуса (например, ионами калия). Этот ионный обмен фактически делает возможным формировать напряжения сжатия на поверхности стекла и по определенной толщине. Предпочтительно, чтобы поверхностное напряжение составляло, по меньшей мере, 300 МПа, в частности 400 и даже 500 МПа, и не более 700 МПа, а толщина зоны сжатия составляла, по меньшей мере, 20 µм, обычно между 20 и 50 µм. Профиль напряжений может быть определен известным способом с использованием поляризационного микроскопа, оснащенного компенсатором Бабинета (Babinet).
Первый лист состоит предпочтительно из известково-натриевого стекла.
2
2
Под известково-натриевым стеклом понимается стекло, содержащее кремнезем в качестве формообразующего оксида и оксиды натрия и кальция в качестве оксидов-модификаторов. Известково-натриевое стекло имеет предпочтительно химический состав, который включает от 60 до 78% кремнезема (SiO), от 10 до 16% соды (NaO) и от 5 до 15% извести (CaO). Как указано выше, это известково-натриевое стекло предпочтительно не упрочнено механически.
Согласно одному варианту осуществления, второй лист состоит также из известково-натриевого стекла. В этом случае толщина е2 составляет предпочтительно, по меньшей мере, 0,6 мм. Второй лист изготавливают предпочтительно из стекла, которое не упрочнено механически.
Однако можно использовать и другие виды стекла, в частности боросиликатные, алюмосиликатные или алюмоборосиликатные стекла.
Согласно другому варианту осуществления, второй лист стекла состоит, в частности из алюмосиликатного стекла, в частности из натриевого алюмосиликатного стекла. Тогда стекло подвергают предпочтительно химическому упрочнению. Толщина е2 в этом случае составляет преимущественно, по меньшей мере, 0,7 мм или 0,6 мм, в частности в интервале от 0,4 до 0,55 мм.
2
2
3
2
2
2
3
Натриевое алюмосиликатное стекло содержит предпочтительно от 55 до 73 мас.% SiO, от 2 до 20 мас.% AlO и от 9 до 17 мас.% NaO. Оно содержит также преимущественно от 2 до 11 мас.% MgO, от 0 до 10 мас.% KO, менее чем 3 мас.% CaO и менее чем 10 мас.%, в частности менее чем 5 мас.% BO.
Конкретнее, натриевое алюмосиликатное стекло имеет предпочтительно один из следующих составов, выраженных в процентах от массы оксидов.
2
2
3
2
2
2
3
SiO: 55-71%, в частности 59-68%; AlO:3-11%, в частности 4-10%; MgO:4-11%, в частности 5-10%; NaO:9-17%, в частности 10-14%; KO:3-12%, в частности 5-11%; BO:<2%, в частност <0,5%; CaO:<1%, в частности <0,5%.
2
2
3
2
2
2
3
SiO: 55-70%, в частности 58-68%; AlO:8-20%, в частности 9-18%; MgO:2-8%, в частности 2-7%; NaO:10-17%, в частности 11-16%; KO: от 1 до 8%, в частности от 1 до 6%; BO:<3%, в частности <2%; CaO:<1%, в частности <0,6%.
2
2
3
2
2
2
3
SiO: 60-73%, в частности 63-71%; AlO:2-8%, в частности 3-6%; MgO:6-11%, в частности 7-10%; NaO:10-17%, в частности 11-16%; KO:<2%, в частности <1%; CaO:0-3%, в частности 1-2%; BO:<2%, в частности <1%.
2
3
Массовое содержание железа общего в окрашенном стекле, выраженного в форме FeO, составляет предпочтительно, по меньшей мере, 1,2%, в частности 1,3%. Оно составляет предпочтительно не более 1,9%, в частности 1,8%. Оно находится предпочтительно в пределах интервала от 1,3 до 1,8%, в частности от 1,3 до 1,5% или от 1,5 до 1,7%.
Редокс отношение окрашенного стекла составляет предпочтительно, по меньшей мере, 0,24, в частности 0,25. Оно составляет предпочтительно не более 0,31, в частности 0,30 или 0,29, или 0,28. Редокс отношение находится предпочтительно в пределах интервала от 0,24 до 0,29, в частности от 0,25 до 0,28, от 0,25 до 0,27.
Предпочтительные содержания железа общего и предпочтительные редокс отношения, представленные выше, могут быть объединены в любую возможную комбинацию. Предпочтительными комбинациями являются, в частности содержание железа, заключающееся в интервале от 1,3 до 1,8% в сочетании с редокс отношением, заключающемся в интервале от 0,24 до 0,29 или от 0,25 до 0,28, или от 0,25 до 0,27, или же содержание железа, заключающееся в интервале от 1,3 до 1,5%, в сочетании с теми же предпочтительными интервалами редокс отношения, или же содержание железа, заключающееся в интервале от 1,5 до 1,7%, также в сочетании с теми же предпочтительными интервалами редокс отношения.
Окрашенное стекло предпочтительно не содержит никаких красителей, кроме оксида железа или оксида титана. Последний является примесью, часто содержащейся в определенных сырьевых материалах, и может давать легкое окрашивание стекла. Содержание оксида титана обычно составляет не более 0,1% или 0,06%. Окрашенное стекло предпочтительно не содержит оксид кобальта, оксид никеля, оксид хрома, селен, оксид меди, оксид ванадия, оксид марганца. Оно предпочтительно не содержит оксид редкоземельного элемента, в частности не содержит оксид церия. Согласно одному варианту, окрашенное стекло может содержать очень небольшие количества, по меньшей мере, одного вышеупомянутого красителя для регулирования оптических свойств. В данном случае общее содержание красителей, отличных от оксидов железа и титана, составляет предпочтительно не более 40 ppm (1 ppm=0,0001%), в частности 30 или 20 ppm.
Прямое солнечное пропускание остеклением составляет предпочтительно не более 52%, в частности 50%, и даже 48% или 46%, или 45%. Это обычно, по меньшей мере, 35%.
Светопропускание остекления составляет предпочтительно не более 80%, в частности не более 78% или 77%.
Толщина остекления составляет предпочтительно не более 5 мм, в частности 4,5 мм или 4 мм. Обычно она составляет, по меньшей мере, 2,8 мм, в частности 3 мм.
По меньшей мере, один лист стекла покрыт преимущественно эмалевым слоем на части его поверхности, в частности на его периферии, с тем чтобы защитить уплотнения, используемые для крепления остекления к отверстию кузова, от ультрафиолетового излучения.
По меньшей мере, один лист стекла может быть покрыт на лицевой стороне, обращенной к слоистой прослойке, стопкой электропроводящих и/или низкоэмиссионных тонких слоев, для того чтобы получить нагретое остекление или дополнительно улучшить теплоизоляцию остекления. Такая стопка содержит предпочтительно, по меньшей мере, один тонкий слой серебра, окруженный, по меньшей мере, двумя тонкими диэлектрическими слоями.
Слоистая прослойка содержит предпочтительно, по меньшей мере, один лист поливинилацеталя, в частности поливинилбутираля (ПВБ).
Слоистая прослойка может быть окрашенной или бесцветной для того, чтобы при необходимости регулировать оптические или тепловые свойства остекления.
Слоистая прослойка может обладать преимущественно звукопоглощающими свойствами для поглощения звуков воздушного происхождения или от твердых тел. Для этой цели она может, в частности, состоять из трех полимерных листов, включая два, так называемых, наружных листа ПВБ, окружающих внутренний полимерный лист, необязательно изготовленный из ПВБ, с меньшей твердостью, чем твердость наружных листов.
Слоистая прослойка может также обладать теплоизоляционными свойствами, в частности, свойствами отражения инфракрасного излучения. Для этой цели она может содержать покрытие из тонких слоев с низкой излучательной способностью, например, покрытие, содержащее тонкий слой серебра или покрытие из чередующихся диэлектрических слоев с различными показателями преломления, которое наносится на внутренний лист из PET (Polyethylene, ПЭТ), окруженный двумя наружными листами ПВБ.
Толщина слоистой прослойки обычно находится в пределах интервала от 0,3 до 1,5 мм, в частности от 0,5 до 1 мм. Слоистая прослойка может иметь более тонкую толщину на краю остекления, чем в центре остекления, чтобы предотвратить образование ложного изображения в случае использования системы (HUD, head-up display) - приборной панели на ветровом стекле.
Следующие примеры иллюстрируют изобретение в неограничивающей манере.
Многослойные остекления были получены ламинированием известным способом для двух листов стекла с использованием прослойки из ПВБ толщиной 0,76 мм.
Используемые листы стекла описаны ниже.
Стекло A1:
2
3
Известково-натриевое стекло, содержащее 1,60% железа общего (выраженного в форме FeO) с редокс отношением 0,26.
Стекло A2:
2
3
Известково-натриевое стекло, содержащее 1,36% железа общего (выраженного в форме FeO) с редокс отношением 0,26.
Стекло B1
2
3
Бесцветное известково-натриевое стекло, продаваемое заявителем под названием Planiclear и содержащее 0,05% железа общего (выраженного в форме FeO) с редокс отношением 0,25.
Стекло B2
2
3
Бесцветное известково-натриевое стекло, продаваемое заявителем под названием Planilux и содержащее 0,1% железа общего (выраженного в форме FeO) с редокс отношением 0,25.
Стекло C
2
3
Окрашенное известково-натриевое стекло, содержащее 0,8% железа общего (выраженного в форме FeO) с редокс отношением 0,26.
Стекло D
2
3
Окрашенное известково-натриевое стекло, содержащее 1,0% железа общего (выраженного в форме FeO) с редокс отношением 0,26.
Стекло E
Окрашенное натриевое алюмосиликатное стекло, химически упрочненное таким образом, что поверхностное напряжение составляет больше чем 400 МПа и толщина в сжатии составляет больше чем 20 µм.
Другие стекла от А до D представляют собой стекла, которые не являются механически упрочненными.
Светопропускание (обозначенное как TL) и прямое солнечное пропускание (обозначенное как TE) рассчитывали по экспериментальным спектрам, полученным методом спектрофотометрии.
Стойкость остеклений к удару гравия оценивают во время испытания на удар путем измерения высоты, с которой падение индентора, выпущенного над стеклом, вынуждает остекление разрушаться. Тогда присваивается оценка в зависимости от измеренной высоты.
-: высота менее чем 1000 мм
+: высота между 1000 и 1200 мм
++: высота больше чем 1200 мм
Ниже, в таблицах 1-4 подытожены полученные результаты с указанием типа стекла, выбранного для первого листа и второго листа, толщин е1 и е2, значения отношения R, общей толщины остекления, светопропускания, прямого солнечного пропускания и, наконец, оценки, полученной при испытании на стойкость к удару гравия.
C1
C2
1
2
3
Стекло 1
C
D
A1
A1
A1
e1 (мм)
1,8
1,6
1,6
2,1
1,8
Стекло 2
C
B1
B1
B1
B1
e2 (мм)
1,4
0,7
0,7
1,1
1,1
R (мм<sup>-1</sup>)
0,43
0,27
0,27
0,25
0,34
Общая толщина (мм)
4
3,1
3,1
4
3,7
TL (%)
74,5
80,3
76,3
72,1
74,5
TE (%)
47,0
56,2
49,6
43,2
46,8
Удар гравия
-
++
++
++
+
Таблица 1
4
5
6
7
8
Стекло 1
A1
A1
A2
A2
A2
e1 (мм)
2,1
2,1
2,1
2,1
1,6
Стекло 2
B1
B1
B2
B2
B2
e2 (мм)
1,6
0,7
1,1
1,6
0,7
R (мм<sup>-1</sup>)
0,36
0,16
0,25
0,36
0,27
Общая толщина (мм)
4,5
3,6
4
4,5
3,1
TL (%)
72,0
72,2
72,7
72,5
76,8
TE (%)
43,0
43,3
44,4
44,0
50,7
Удар гравия
+
++
++
+
++
Таблица 2
9
10
11
12
13
Стекло 1
A2
A2
A2
A2
A2
e1 (мм)
2,1
2,1
1,6
2,1
2,1
Стекло 2
B1
B1
B1
E
E
e2 (мм)
1,1
1,6
0,7
0,7
0,5
R (мм<sup>-1</sup>)
0,25
0,36
0,27
0,16
0,11
Общая толщина (мм)
4
4,5
3,1
3,6
3,4
TL (%)
73,0
72,8
76,9
72,5
72,5
TE (%)
44,7
44,5
51,0
43,6
43,6
Удар гравия
++
+
++
++
++
Таблица 3
14
15
Стекло 1
A2
A2
e1 (мм)
1,6
1,8
Стекло 2
E
E
e2 (мм)
0,5
0,5
R (мм<sup>-1</sup>)
0,20
0,15
Общая толщина (мм)
2,9
3,1
TL (%)
77,0
76,5
TE (%)
50,9
49,7
Удар гравия
++
++
Таблица 4
Сравнительное остекление C1 имеет подходящее прямое солнечное пропускание и также подходящее светопропускание. Однако его стойкость к удару гравия не очень высока. Сравнительное остекление С2 лучше с точки зрения стойкости к удару гравия, но за счет своих тепловых свойств. С другой стороны, остекления 1-15 по изобретению демонстрируют хороший компромисс между механическими и тепловыми требованиями при малом весе.