КОМПОЗИТНОЕ ОКОННОЕ СТЕКЛО
COMPOSITE WINDOW GLASS

Изобретение относится к композитному оконному стеклу, которое включает два стеклянных листа или полимерных листа или один стеклянный лист и один полимерный лист и по меньшей мере одну полимерную пленку, приклеенную между ними. Полимерная пленка также может представлять собой слоистый материал, состоящий из множества пленок, например трех.
Такое композитное оконное стекло уже много лет широко используется в различных областях техники, в частности, остеклении зданий и автомобилестроении. Выбор применяемых материалов и размеров компонентов зависит от требований конкретного варианта назначения, в частности, в отношении необходимой способности готового остекления выдерживать механическую нагрузку, учитывая ограничения, налагаемые обрамлением и дополнительными деталями. Само собой разумеется, что конструкции, которые могут выдерживать относительно высокую или максимальную нагрузку, например, взрывобезопасное остекление или остекление бронированных автомобилей, значительно более дорогостоящие, чем стандартные конструкции.
Из документа US 2016/0282645 A1 известно композитное оконное стекло, в котором промежуточный слой включает различные области с разными свойствами.
В документе DE 10 2014 017 388 A1 описано композитное оконное стекло, применяемое как боковое стекло пассажирского автомобиля, в котором, в определенной части, тип пленки промежуточного слоя отличен от остального бокового стекла.
В документе DE 10 2013 207 150 A1 описан способ и устройство для производства пленочного слоистого материала, обеспечивающие возможность без зазоров соединять множество пленок одного типа на краевых участках, где они соприкасаются друг с другом.
В автомобильной промышленности особенно заметна тенденция к использованию в композитном оконном стекле более тонких и, следовательно, более легких стеклянных листов, являющаяся частью мер, направленных на уменьшения веса и, следовательно, экономии топлива и электроэнергии. В то же время, такое остекление должно удовлетворять определенным механическим требованиям, указанным в соответствующих промышленных стандартах. Помимо прочего, это относится к способности выдерживать усилия, воздействующие на дополнительные детали, установленные на стекле, например, внутренние зеркала, датчики дождя и т.д., и через поверхность крепления передающиеся на стекло. Было обнаружено, что использование при производстве композитного оконного стекла относительно тонких стеклянных листов сопряжено в этом отношении с некоторыми проблемами.
Следовательно, целью изобретения является обеспечение усовершенствованного композитного оконного стекла, которое, с одной стороны, позволяет использовать для производства композитного оконного стекла более тонкие листы и, таким образом, уменьшить его вес и, с другой стороны, удовлетворяет соответствующим стандартам в отношении способности выдерживать механическую нагрузку, а также может быть произведено рентабельным образом.
Эта цель достигается посредством композитного оконного стекла с отличительными особенностями по п. 1 формулы изобретения. Целесообразные дополнительные усовершенствования идеи изобретения являются предметом зависимых пунктов формулы изобретения. Также заявлен пленочный продукт с отличительными особенностями по п. 15 формулы изобретения, который, в принципе, может быть произведен как промежуточный продукт производства композитного оконного стекла, соответствующего изобретению, и выведен на рынок отдельно.
Изобретение включает в себя идею противодействия уменьшению способности выдерживать механическую нагрузку, связанному с использованием более тонких стеклянных листов (или относительно тонких листов другого материала, например, поликарбоната), посредством усовершенствования полимерной пленки, соединяющей стеклянные листы. Оно также включает идею осуществления этого путем использования полимерной пленки большей жесткости или с большим модулем упругости. Наконец, в свете стоимости продукта, изобретение включает идею обеспечения полимерной пленки большей жесткости (которая дороже, чем полимерные пленки, обычно используемые для этой цели) только локально, по меньшей мере, в одной области поверхности композитного оконного стекла, а не на всей поверхности.
В контексте изобретения рассматривается композитное оконное стекло с двумя стеклянными листами или двумя полимерными листами или одним стеклянным листом и одним полимерным листом. В предпочтительном варианте осуществления изобретения композитное оконное стекло включает по меньшей мере один полимерный лист. Это позволяет существенно уменьшить вес по сравнению с вариантом осуществления, в котором оба листа являются стеклянными. Предпочтительно по меньшей мере один полимерный лист изготовлен из поликарбоната или полиметилметакрилата. Особенно предпочтительно по меньшей мере один полимерный лист представляет собой поликарбонатный полимерный лист.
Композитное оконное стекло, соответствующее изобретению, включает первую, большую область поверхности и вторую область поверхности. Вторая область поверхности, таким образом, меньше, чем первая область поверхности. Может иметь место даже несколько вторых областей поверхности. Листы в композитном стекле соединены по всей поверхности полимерной пленкой. В соответствии с изобретением, полимерная пленка включает, по меньшей мере, полимерную пленку первого типа и полимерную пленку второго типа. Полимерная пленка может включать один или несколько дополнительных типов пленки, используемых в дополнительных областях поверхности. Например, это могут быть пленки, имеющие электрически переключаемые функции или окрашенные области. В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения, композитное оконное стекло, соответствующее изобретению, имеет только одну первую область поверхности и одну или множество вторых областей поверхности, которые, вместе взятые, охватывают всю поверхность композитного оконного стекла.
Полимерная пленка первого типа и полимерная пленка второго типа в каждом случае может иметь однослойную или многослойную структуру. Предпочтительно, полимерная пленка первого типа выполнена как пленочный слоистый материал, и/или полимерная пленка второго типа выполнена как пленочный слоистый материал. Особенно предпочтительно, полимерная пленка первого типа выполнена как пленочный слоистый материал, например, с тремя слоями, и полимерная пленка второго типа выполнена как однослойная полимерная пленка.
Толщины полимерной пленки первого типа и полимерной пленки второго типа, по существу, равны. Этим предотвращается возникновение в композитном оконном стекле напряжений, вызванных различием толщины при переходе между первой и второй областями поверхности.
В соответствии с изобретением, «по существу, равны» означает, что разность величин толщины составляет менее 30%, предпочтительно, менее 20%, особенно предпочтительно, менее 10%.
В соответствии с другим, имеющим практическое значение, в частности, в автомобилестроении, вариантом осуществления изобретения, композитное оконное стекло выполнено как ветровое стекло автомобиля. Предпочтительно, композитное оконное стекло выполнено как ветровое стекло автомобиля; и вторая область поверхности выполнена как его центральная область. Термин «центральная область» означает, в частности, верхнюю среднюю область ветрового стекла, в которой обычно устанавливают внутреннее зеркало, датчик дождя или подобные им дополнительные детали. Особенно предпочтительно, центральная область непосредственно примыкает к верхнему краю ветрового стекла. Тогда обеспечивается простота изготовления и повышение устойчивости в области края.
Более конкретно, вторая область поверхности имеет форму прямоугольника или скругленного прямоугольника или круга или эллипса. В зависимости от конкретного варианта применения, также возможна другая форма.
Однако, изобретение также может быть использовано в отношении заднего окна или сплошного панорамного остекления пассажирских автомобилей, где устанавливают, например, стеклоочиститель заднего окна, шарниры или соединительные узлы и т.д.; также имеются подобные возможности применения в водных и воздушных судах и стеклопакетах для остекления зданий.
В одном из предпочтительных вариантов осуществления изобретения композитное оконное стекло выполнено как ветровое стекло автомобиля, и к композитному оконному стеклу приклеен крепежный элемент. Поскольку композитное оконное стекло обладает большей стабильностью во второй области поверхности, установка крепежного элемента в этой области является особенно выгодной. Благодаря высокой стабильности в этой области, возможно клеевое соединение крепежного элемента и композитного оконного стекла. Особенно предпочтительно, крепежный элемент установлен на внутренней стороне ветрового стекла и пригоден для монтажа внутреннего зеркала. Предпочтительно, внутреннее зеркало установлено на крепежном элементе.
В соответствии с изобретением, в отношении ветрового стекла автомобиля термин «верх/верхний» означает сторону стекла, обращенную в направлении крыши автомобиля. В положении установки верхний край обращен вверх к крыше автомобиля; в положении установки нижний край обращен вниз к отсеку двигателя.
«Внутренняя сторона» оконного стекла автомобиля - это та сторона композитного оконного стекла, которая в положении установки обращена к салону автомобиля. «Наружная сторона» оконного стекла автомобиля - это та сторона композитного оконного стекла, которая в положении установки обращена к окружающей среде вовне автомобиля.
Дополнительно к описанным выше вариантам осуществления изобретения - однако, также независимо от них - может предусматриваться, что композитное оконное стекло выполнено как ветровое стекло автомобиля, и множество вторых областей размещено в его угловых или краевых областях. Так, области, пограничные с передней стойкой (или, в случае заднего окна, с задней стойкой) и с крышей, которые в структуре кузова при эксплуатации автомобиля испытывают особенно высокие напряжения, в частности, могут быть спроектированы с большим сопротивлением нагружению и, таким образом, более прочными. При этом, возможности применения также не ограничиваются дорожными транспортными средствами, в частности пассажирскими автомобилями, напротив, в принципе, возможно использование в других автомобилях, как и в зданиях, где применяются композитные оконные стекла.
В другом предпочтительном варианте осуществления изобретения композитное оконное стекло выполнено как ветровое стекло автомобиля, и вторая область поверхности представляет собой периферийную раму вдоль краев композитного оконного стекла. Периферийная рама непосредственно примыкает к краям композитного оконного стекла. Предпочтительно, ширина рамы составляет от 1 см до 20 см, особенно предпочтительно, от 2 см до 10 см. Ширина рамы может изменяться вдоль отдельных краев стекла. Например, ширина рамы может быть больше у верхнего края, чем у нижнего края стекла, так что крепежный элемент может быть установлен по центру в области верхнего края. Поскольку ветровое стекло во время установки соединяют с кузовом автомобиля посредством клеевого соединения по краю стекла, т.е., в области периферийной рамы, стекло испытывает особенно высокую механическую нагрузку в области периферийной рамы. В результате усиления с использованием более жесткой полимерной пленки в краевой области достигается эффективная защита от раскалывания стекла в случае удара камнем в край стекла.
Кроме этого, в целесообразных вариантах осуществления изобретения предусматривается, что вторая область или каждая вторая область составляет менее 25%, предпочтительно, менее 10% общей площади поверхности композитного оконного стекла. В принципе, ввиду обеспечения максимально возможной способности композитного оконного стекла выдерживать нагрузку, возможно размещение более жесткой полимерной пленки второго типа на большей части поверхности; однако, в обычных случаях это нежелательно из соображений стоимости. Предпочтительно, сумма всех вторых областей составляет менее 50%, особенно предпочтительно, менее 30% общей площади поверхности композитного оконного стекла.
С точки зрения материала может, в частности, предусматриваться, что полимерная пленка первого типа представляет собой поливинилбутиральную (PVB) пленку с модулем упругости менее 20 МПа, а полимерная пленка второго типа представляет собой PVB пленку с модулем упругости более 100 МПа, измеренным, в каждом случае, в соответствии со стандартом ASTM D882.
В альтернативном варианте осуществления предусматривается, что полимерная пленка первого типа представляет собой PVB пленку с модулем упругости менее 20 МПа, а полимерная пленка второго типа представляет собой иономерную пленку с модулем упругости более 300 МПа, измеренным, в каждом случае, в соответствии со стандартом ASTM D882.
В принципе, как для первой области поверхности, так и для второй области (или нескольких вторых областей) поверхности могут быть использованы полимерные пленки разного химического состава при условии, что они отвечают другим требованиям (прозрачность, долговечности, стоимость и т.д.), и соблюдается указанное выше соотношение между жесткостью или модулем упругости первой и второй полимерных пленок.
В одном из вариантов осуществления изобретения, учитывая одно из современных усовершенствований в автомобилестроении, толщина внутреннего стеклянного листа или полимерного листа составляет менее 1,4 мм, в частности, менее 1,2 мм. В принципе, изобретение также может быть использовано в связи с листами большей толщины, однако, тогда выгодные эффекты, естественно, менее значительны.
Кроме этого, предпочтительно, предусматривается, что толщина полимерной пленки первого и второго типа одинакова и лежит в диапазоне, приблизительно, от 0,6 мм до 1,0 мм. Когда применена композитная пленка, ее толщина может быть даже больше. В принципе, могут быть использованы более толстые или более тонкие пленки, также, возможно, может быть приемлемой небольшая разность толщин полимерных пленок первого и второго типа; однако, указанный выше диапазон толщины и соответствие толщин двух пленок с технической точки зрения являются более выгодными.
Другим аспектом настоящего изобретения является автомобиль, в котором установлено композитное оконное стекло, соответствующее изобретению, соединенное с кузовом автомобиля посредством клеевого соединения в краевой области стекла автомобиля, при этом стекло автомобиля предпочтительно представляет собой заднее стекло или ветровое стекло.
Преимущества и практические аспекты изобретения станут понятны из нижеследующего описания примерных вариантов осуществления изобретения, сделанного со ссылкой на чертежи. На фигурах показано:
Фиг. 1а и 1b - схематичное изображение (вид сверху и вид в разрезе) первого примерного варианта осуществления изобретения,
Фиг. 2 - схематичное изображение (вид сверху) второго примерного варианта осуществления изобретения, и
Фиг. 3 - схематичное изображение (вид сверху) третьего примерного варианта осуществления изобретения.
На фиг. 1а представлен схематичный вид сверху ветрового стекла 1 пассажирского автомобиля, соответствующего одному из примерных вариантов осуществления изобретения, на фиг. 1b показан его вид в разрезе по А-А. Ветровое стекло 1 выполнено как композитное оконное стекло, включающее первый и второй 1а, 1b стеклянные листы толщиной 1,5 мм каждый и первую и вторую 1с, 1d полимерные пленки, приклеенные между стеклянными листами. Большая часть композитного оконного стекла снабжена полимерной пленкой 1с, изготовленной из PVB, традиционно используемого для этой цели, толщиной около 0,75 мм. В верхней центральной области ветрового стекла 1, прилегающей к его верхнему краю, в вырез первой полимерной пленки 1с вставлен прямоугольный сегмент второй полимерной пленки 1d, которая представляет собой иономерную пленку большей жесткости, например, выпускаемую серийно под токовой маркой SentryGlas. Это область, в которой к внутренней стороне ветрового стекла 1 приклеен крепежный элемент 2 для установки внутреннего зеркала. Нужно отметить, что слой клея между стеклянным листом 1b и крепежным элементом 2 на фиг. 1b специально не показан. В качестве слоя клея пригоден, например, полиуретановый клей или надлежащая клеящая лента, такая как SBT (structural bonding tape - конструкционная клеящая лента), применяемая в автомобильной промышленности.
Благодаря обеспечению более жесткой полимерной пленки 1d в области установки внутреннего зеркала, способность композитного оконного стекла 1 в целом выдерживать механическую нагрузку увеличивается до такой степени, что несмотря на использование относительно тонких стеклянных листов 1a, 1b, оно отвечает требованиям, указанным в соответствующих стандартах.
Эффект увеличения способности выдерживать механическую нагрузку в области полимерной пленки второго типа был успешно подтвержден авторами изобретения. Для этого образцы, соответствующие изобретению, были подвергнуты испытаниям, при этом, в центральной второй области поверхности использовали PVB пленку с большей жесткостью, чем в первой области поверхности, где использовали стандартную PVB пленку. Во второй области поверхности на более тонком внутреннем листе было установлено внутреннее зеркало. В качестве сравнительных образцов использовали композитные стекла, соединенные полностью только стандартной PVB пленкой. Композитное оконное стекло в каждом случае включало наружный стеклянный лист толщиной 2,1 мм и внутренний стеклянный лист толщиной 1,1 мм. Полимерные пленки имели толщину, приблизительно, 0,8 мм. Было обнаружено, что в образцах, соответствующих изобретению, сила, которая может воздействовать на зеркало, являющееся рычагом, до разрушения тонкого внутреннего листа, в два раза больше.
На фиг. 2 схематично, на виде сверху показан другой вариант осуществления изобретения. В данном случае, в другом ветровом стекле 1’ применена первая полимерная пленка 1c’ в большей области поверхности ветрового стекла, а также вторая, более жесткая полимерная пленка 1d’ в области боковых краев и угловых областях. В этом варианте осуществления изобретения жесткость ветрового стекла и, таким образом, его способность выдерживать механическую нагрузку увеличена именно у боковых краев и в угловых областях. Этот вариант осуществления изобретения может быть объединен с показанным на фиг. 1а и 1b.
На фиг. 3 схематично, на виде сверху показан другой вариант осуществления изобретения. Ветровое стекло 1” выполнено как композитное оконное стекло, включающее первый стеклянный лист 1а толщиной 2,1 мм и второй стеклянный лист 1b толщиной 1,1 мм. При этом, полимерная пленка 1c” первого типа, примененная на большей части поверхности ветрового стекла, представляет собой стандартную PVB пленку толщиной 0,8 мм. Вторая область поверхности с полимерной пленкой 1d” второго типа расположена в форме периферийной рамы, непосредственно примыкающей к краям композитного оконного стекла 1”. В качестве полимерной пленки второго типа использована более жесткая PVB пленка толщиной 0,8 мм, выпускаемая серийно под торговой маркой Saflex, DG41. Периферийная рама имеет ширину b около 5 см, по существу, одинаковую вдоль всех краев. Ветровое стекло предусматривает соединение с кузовом автомобиля. Поскольку клеевое соединение в области второй области поверхности выполняется в форме периферийной рамы, существенно увеличена стабильность окна автомобиля, в частности, на случай удара камнем.
Практическая реализация изобретения не ограничена приведенными выше примерами и освещенными аспектами, напротив, также возможно большое количество вариантов, входящих в объем защиты прилагаемой формулы изобретения.
В другом варианте осуществления композитное оконное стекло, соответствующее изобретению, включает два стеклянных листа или два полимерных листа или один стеклянный лист и один полимерный лист и, по меньшей мере, одну полимерную пленку или пленочный слоистый материал, соединенный между ними, при этом, полимерная пленка или пленочный слоистый материал первого типа с первой жесткостью расположена в первой, большей области поверхности композитного оконного стекла, а полимерная пленка или пленочный слоистый материал второго типа со второй, большей жесткостью, чем первая полимерная пленка, расположена, по меньшей мере, в одной второй области поверхности.
Композитное оконное стекло включает, предпочтительно, по меньшей мере, один полимерный лист, и этот, по меньшей мере, один полимерный лист изготовлен, предпочтительно, из поликарбоната или полиметилметакрилата.
Композитное оконное стекло, предпочтительно, выполнено как ветровое стекло автомобиля, и вторая область поверхности является его центральной областью.
Вторая область поверхности, предпочтительно, имеет форму прямоугольника или скругленного прямоугольника, или круга, или эллипса.
Композитное оконное стекло, предпочтительно, выполнено как ветровое стекло автомобиля, и множество вторых областей поверхности расположено в его угловых или краевых областях.
Вторая область или каждая вторая область, предпочтительно, составляет менее 10% общей площади поверхности композитного оконного стекла.
Полимерная пленка первого типа, предпочтительно, представляет собой PVB пленку с модулем упругости менее 20 МПа, а полимерная пленка второго типа представляет собой PVB пленку с модулем упругости более 100 МПа, измеренным, в каждом случае, в соответствии со стандартом ASTM D882.
Полимерная пленка первого типа, предпочтительно, представляет собой PVB пленку с модулем упругости менее 20 МПа, а полимерная пленка второго типа представляет собой иономерную пленку с модулем упругости более 300 МПа, измеренным, в каждом случае, в соответствии со стандартом ASTM D882.
Толщина внутреннего стеклянного или полимерного листа, предпочтительно, меньше 1,4 мм, в частности, меньше 1,2 мм.
Толщина полимерной пленки первого и толщина второго типа предпочтительно одинаковы и лежат в диапазоне от 0,6 мм до 1,0 мм.
Изобретение также относится к пленочному продукту для производства композитного оконного стекла, описанного выше, при этом, пленочный продукт в первой, большей области поверхности включает полимерную пленку или пленочный слоистый материал первого типа с первой жесткостью и, по меньшей мере, в одной второй области полимерную пленку или пленочный слоистый материал второго типа со второй, большей жесткостью.
Список позиций на чертежах
1, 1’, 1” - ветровое стекло (композитное оконное стекло)
1a, 1b - стеклянный лист
1c, 1c’, 1c” - полимерная пленка первого типа, первая полимерная пленка
1d, 1d’, 1d” - полимерная пленка второго типа, вторая полимерная пленка
2 - крепежный элемент
b - ширина периферийной рамы.