KR20130121109A - 화학적으로 강화된 유리 적층체 - Google Patents

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윌리엄 케이스 피셔
미카엘 존 무어
스티븐 에스. 로센브럼
즈치앙 시
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Abstract

유리 적층체는 적어도 하나의 화학적으로-강화된 유리 시트 및 상기 시트의 표면에 걸쳐 형성된 폴리머 중간층을 포함한다. 상기 화학적으로-강화된 유리 시트는 2.0 mm를 초과하는 두께, 및 압축 응력하의 근-표면 영역을 갖는다. 상기 근 표면 영역은 상기 유리 시트의 표면으로부터 적어도 65-0.06(CS)의 층의 깊이 (마이크로미터)까지 확장하며, 여기서 CS는 상기 화학적으로-강화된 유리 시트의 표면에서 압축 응력이고, CS > 300 MPa이다.

Description

화학적으로 강화된 유리 적층체 {CHEMICALLY-STRENGTHENED GLASS LAMINATES}
본 출원은 2010년 10월 15일 출원된 미국 가 특허출원 제 61/393,546호, 및 2011년 9월 28일 출원된 미국 가 특허출원 제 13/247,215호의 우선권을 주장하며, 상기 특허들의 전체적인 내용은 참조로서 본 발명에 모두 포함된다.
본 발명은 일반적으로 유리 적층체 (glass laminates)에 관한 것으로, 좀더 구체적으로는 저중량, 높은 내충격성, 및 소리-댐핑 (sound-damping) 특성을 갖는 화학적으로-강화된 유리 적층체에 관한 것이다.
유리 적층체는 건축물, 및 자동차, 철도 차량 및 비행기를 포함하는 운송 제품의 창 (windows) 및 글레이징 (glazing)에 사용될 수 있다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 글레이징은 벽 또는 다른 구조물의 투명, 반-투명 (semi-transparent) 또는 반투명한 부분 (translucent part) 이다. 건축물 및 자동차 제품에 사용된 글레이징의 일반적인 타입은 유리 적층체와 같은 무색 (clear) 및 채색된 (tinted) 유리를 포함한다. 예를 들어, 가소화 폴리비닐 부티랄 (polyvinyl butyral) (PVB) 시트를 포함하는 유리 적층체는, 창, 방풍 유리 (windshields), 또는 선루프 (sunroofs)로서, 자동차, 비행기, 및 철도와 같은 차량에 도입될 수 있다. 어떤 제품에 있어서, 높은 기계적 강도 (strength) 및 소리-감쇠 (sound-attenuating) 특성을 갖는 유리 적층체는 외부 소스로부터 소리 전송 (sound transmission)을 감소시키는 동시에 안전 배리어 (safe barrier)를 제공하는데 바람직하다.
많은 차량 제품에 있어서, 연료 경제 (fuel economy)는 차량 중량의 함수이다. 따라서, 이들의 강도 및 소리-감쇠 특성을 떨어뜨리지 않는 이러한 제품을 위하여 글레이징의 중량을 감소시키는 것이 바람직하다. 전술한 관점에 있어서, 더 두껍고, 더 무거운 글레이징과 연관된 내구성 및 소리-댐핑 특성을 또한 보유하는 더 얇고, 경제적인 글레이징이 바람직하다.
따라서 본 발명의 하나의 관점은 화학적으로 강화된 유리 적층체를 제공하는데 있다.
본 발명의 하나의 관점에 따르면, 유리 적층체 화학적으로-강화된 유리 시트의 하나의 주 표면에 걸쳐 형성된 폴리머 중간층을 포함한다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 시트는 2.0 mm 미만의 두께, 및 압축 응력 (compressive stress) 하의 근-표면 영역 (near-surface region)을 갖는다.
상기 유리 시트의 표면에서 압축 응력은 300 MPa를 초과하며, 상기 근 표면 영역은 상기 유리 시트의 표면으로부터 값 65-0.06(CS)을 초과하는, 마이크로미터로 표시되는 층의 깊이까지 확장하며, 여기서 CS는 MPa의 상기 유리 시트의 표면에서의 압축 응력이다. 또 다른 구체 예에 따른, 상기 유리 적층체는, 제2 화학적으로-강화된 유리 시트와 같은, 적어도 제2 유리 시트를 포함할 수 있다.
본 발명의 부가적인 특징 및 장점은 하기 상세한 설명, 특허청구범위뿐만 아니라, 첨부된 도면을 포함하여, 본 발명에 기술된 바와 같이 본 발명을 실시하여 인지된 것으로부터 당 업자들에게 명확하게 될 것이다.
상기 배경 기술 및 하기 상세한 설명에 제공된 본 발명의 구체 예는 청구된 바와 같은 본 발명의 성질 및 특징을 이해하기 위한 개요 또는 틀거리를 제공하는 것을 의도한 것으로 이해되어야 한다. 첨부된 도면은 본 발명의 추가적인 이해를 제공하는 것을 포함하고, 상세한 설명의 일부로 포함 및 구성된다. 첨부된 도면은 본 발명의 다양한 구체 예를 설명하고, 상세한 설명과 함께 본 발명의 원리과 작동을 설명하기 위해 제공된다.
본 발명에 따른 화학적으로 강화된 유리 적층체는 저중량, 높은 내충격성, 및 향상된 소리 감쇠를 포함하는, 일련의 원하는 특성을 보유한다.
도 1은 어떤 구예 예에 따른 다양한 유리 시트에 대한 층의 깊이 대 압축 응력을 나타낸 그래프;
도 2는 다른 구예 예에 따른 다양한 유리 시트에 대한 층의 깊이 대 압축 응력을 나타낸 그래프;
도 3은 또 다른 구예 예에 따른 다양한 유리 시트에 대한 층의 깊이 대 압축 응력을 나타낸 그래프;
도 4는 다른 댐핑 인자 (damping factors)를 갖는 6mm 유리 플레이트에 대한 전송 손실 (transmission loss) 대 주파수를 나타낸 그래프;
도 5는 일치 주파수 (coincident frequency) 대 적층 두께의 그래프;
도 6은 비교 유리 적층체에 대한 전송 손실 대 주파수를 나타낸 그래프;
도 7은 비교 유리 시트 및 구체 예에 따른 유리 적층체에 대한 전송 손실 대 주파수를 나타낸 그래프; 및
도 8은 비교 유리 시트 및 또 다른 구체 예에 따른 유리 적층체에 대한 전송 손실 대 주파수를 나타낸 그래프이다.
본 발명에 개시된 상기 유리 적층체는 하나 이상의 화학적으로-강화된 유리시트를 포함한다. 적절한 유리 시트는 이온 교환 공정에 의해 화학적으로 강화될 수 있다. 이러한 공정에 있어서, 통상적으로 미리 결정된 시간 동안 용융염 용기에 상기 유리시트를 침지시켜, 상기 유리 시트 내 또는 상기 유리 시트의 표면 근처의 이온이, 예를 들어, 상기 염 용기로부터 더 큰 금속 이온으로 교환된다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 용융염 용기의 온도는 약 430℃이고, 상기 미리 결정된 시간은 약 8시간이다. 상기 유리로 더 큰 이온의 포함은 근 표면 영역 (near surface region)에서 압축 응력을 생성시켜 상기 시트를 강화시킨다. 상응하는 인장 응력 (tensile stress)은 상기 압축 응력과 균형을 이루기 위하여 상기 유리시트의 중심 영역 (central region)내에서 유도된다.
유리 적층체를 형성하기 위해 적절한 이온-교환가능한 유리의 예는, 다른 유리 조성물들을 고찰한 바에 따라, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 또는 알칼리 알루미노보로실리케이트 유리이다. 본 발명에 사용된, "이온 교환가능한"은 크기가 더 크거나 더 작은 등가의 양이온으로 유리의 표면에 또는 유리의 표면 근처에 위치된 양이온을 교환할 수 있는 유리를 의미한다.
일 예의 유리 조성물은 SiO2, B2O3 및 Na2O을 포함하는데, 여기서 (SiO2 + B2O3) ≥ 66 mol.%, 및 Na2O ≥ 9 mol.%이다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 유리 시트는 적어도 6 wt.% 산화 알루미늄을 포함한다. 또 다른 구체 예에 있어서, 유리 시트는 알칼리 토 산화물의 함량이 적어도 5 wt.%인, 하나 이상의 알칼리 토 산화물을 포함한다. 몇몇 구체 예에 있어서, 적절한 유리 조성물은 또한 K2O, MgO, 및 CaO 중 적어도 하나를 포함한다. 바람직한 구체 예에 있어서, 상기 유리는 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% Ca을 포함할 수 있다.
유리 적층체를 형성하기 위해 적절한 유리 조성물의 또 다른 예로는: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm As2O3 미만; 및 50 ppm Sb2O3 미만을 포함하고; 여기서 12 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 10 mol.%이다.
또 다른 유리 조성물의 예로는: 63.5-66.5 mol.% SiO2; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 0-5 mol.% Li2O; 8-18 mol.% Na2O; 0-5 mol.% K2O; 1-7 mol.% MgO; 0-2.5 mol.% CaO; 0-3 mol.% ZrO2; 0.05-0.25 mol.% SnO2; 0.05-0.5 mol.% CeO2; 50 ppm As2O3 미만; 및 50 ppm Sb2O3 미만을 포함하고; 여기서 14 mol.% ≤ (Li2O + Na2O + K2O) ≤ 18 mol.% 및 2 mol.% ≤ (MgO + CaO) ≤ 7 mol.%이다.
바람직한 구체 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는 알루미나, 적어도 하나의 알칼리 금속 및, 몇몇 구체 예에 있어서, 50 mol.% SiO2 초과, 다른 구체 예에 있어서, 적어도 58 mol.% SiO2, 및 또 다른 구체 예에 있어서, 적어도 60 mol.% SiO2를 포함하고, 여기서 상기 비는
Figure pct00001
이고, 여기서 상기 성분의 비는 mol.%로 표시되며, 상기 개질제 (modifiers)는 알칼리 금속 산화물로부터 선택된다. 바람직한 구체 예에 있어서, 이러한 유리는: 58-72 mol.% SiO2; 9-17 mol.% Al2O3; 2-12 mol.% B2O3; 8-16 mol.% Na2O; 및 0-4 mol.% K2O으로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함하며, 여기서 상기 비는
Figure pct00002
이다.
또 다른 구체 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 61-75 mol.% SiO2; 7-15 mol.% Al2O3; 0-12 mol.% B2O3; 9-21 mol.% Na2O; 0-4 mol.% K2O; 0-7 mol.% MgO; 및 0-3 mol.% CaO으로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함한다.
또 다른 구체 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리 기판은: 60-70 mol.% SiO2; 6-14 mol.% Al2O3; 0-15 mol.% B2O3; 0-15 mol.% Li2O; 0-20 mol.% Na2O; 0-10 mol.% K2O; 0-8 mol.% MgO; 0-10 mol.% CaO; 0-5 mol.% ZrO2; 0-1 mol.% SnO2; 0-1 mol.% CeO2; 50 ppm As2O3 미만; 및 50 ppm Sb2O3 미만으로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함하며; 여기서 12 mol.% ≤ Li2O + Na2O + K2O ≤ 20 mol.% 및 0 mol.% ≤ MgO + CaO ≤ 10 mol.%이다.
또 다른 구체 예에 있어서, 알칼리 알루미노실리케이트 유리는: 64-68 mol.% SiO2; 12-16 mol.% Na2O; 8-12 mol.% Al2O3; 0-3 mol.% B2O3; 2-5 mol.% K2O; 4-6 mol.% MgO; 및 0-5 mol.% CaO으로 이루어지거나, 필수적으로 이루어지거나, 또는 포함하며, 여기서: 66 mol.% ≤ SiO2 + B2O3 + CaO　≤ 69 mol.%; Na2O + K2O + B2O3 + MgO + CaO + SrO > 10 mol.%; 5 mol.% ≤ MgO + CaO + SrO ≤ 8 mol.%; (Na2O + B2O3) - Al2O3 ≤ 2 mol.%; 2 mol.% ≤ Na2O - Al2O3 ≤ 6 mol.%; 및 4 mol.% ≤ (Na2O + K2O) - Al2O3 ≤ 10 mol.%이다.
몇몇 구체 예에 있어서, 상기 유리는, Na2SO4, NaCl, NaF, NaBr, K2SO4, KCl, KF, KBr, 및 SnO2을 포함하는 군으로부터 선택된 0-2 mol.%의 적어도 하나의 청징제 (fining agent)로 배치(batch)된다.
일 실시 예에 있어서, 상기 유리의 나트륨 이온은 상기 유리의 더 작은 알칼리 금속 이온을 대체할 수 있는, 루비듐 (rubidium) 또는 세슘 (cesium)과 같은, 더 큰 원자 반지름을 갖는 다른 알칼리 금속 이온을 통해, 상기 용융 용기의 칼륨 이온에 의해 대체될 수 있다. 바람직한 구체 예에 따르면, 상기 유리에서 더 작은 알칼리 금속 이온은 Ag+ 이온에 의해 대체될 수 있다. 유사하게, 황산염 (sulfates), 할라이드 (halides) 및 이와 유사한 것과 같은 다른 알칼리 금속염들이 상기 이온 교환 공정에서 사용될 수 있지만, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 유리 네트워크가 완화될 수 있는 온도 이하에서 더 큰 이온에 의한 더 작은 이온의 대체는 스트레스 프로파일 (stress profile)을 결과하는 상기 유리 표면을 가로지르는 이온의 분포를 생성시킨다. 상기 유입 이온 (incoming ion)의 더 큰 부피는 상기 표면에 압축 응력 (CS) 및 상기 유리의 중심 영역에서 인장 (중심 인장 (central tension), 또는 CT)을 생성한다. 상기 압축 응력은 하기 수학식 1에 의한 중심 인장에 관련된다:
Figure pct00003
여기서 t 는 유리 시트의 총 두께이고, DOL은 교환의 깊이, 또는 층의 깊이라 한다.
다양한 구체 예에 따르면, 이온-교환된 유리의 하나 이상의 시트를 포함 및 특정 층 깊이 대 압축 응력 프로파일을 갖는 얇은 유리 적층체는 저중량, 높은 내충격성, 및 향상된 소리 감쇠를 포함하는, 일련의 원하는 특성을 보유한다.
어떤 구체 예에 있어서, 화학적으로-강화된 유리 시트는 적어도 300 MPa, 예를 들어, 적어도 400, 500, 또는 600 MPa의 표면 압축 응력, 적어도 약 20 ㎛ (예를 들어, 적어도 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 ㎛)의 깊이, 및/또는 40 MPa 초과 (예를 들어, 40, 45, 또는 50 MPa 초과) 및 100 MPa 미만 (예를 들어, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 또는 55 MPa 미만)의 중심 인장을 가질 수 있다.
도 1에 도시된 구체 예는 다양한 유리 시트에 대한 층의 깊이 대 압축 응력을 나타낸다. 도 1에 있어서, 비교 예의 소다 라임 유리로부터의 데이터는 다이아몬드 "SL"로 표시되는 반면, 화학적으로-강화된 알루미노실리케이트 유리로부터의 데이터는 삼각형 "GG"에 의해 표시된다. 예시된 구체 예에 나타난 바와 같이, 상기 화학적으로-강화된 시트에 대한 층 깊이 대 표면 압축 응력 데이터는 약 600 MPa 초과의 압축 응력, 및 약 20 마이크로미터 초과의 층 깊이에 의해 한정될 수 있다.
도 2는 영역 (200)이 약 600 MPa 초과 표면 압축 응력, 약 40 마이크로미터 초과 층 깊이, 및 약 40 및 65 MPa 사이의 인장 응력에 의해 한정되는 도 1의 데이터를 보여준다.
전술한 관계와 독립적으로, 또는 공동으로, 상기 화학적으로-강화된 유리는 상응하는 표면 압축 응력의 관점에서 표시된 층 깊이를 가질 수 있다. 어떤 실시 예에 있어서, 상기 근 표면 영역은 상기 제1 유리 시트의 표면으로부터 적어도 65-0.06(CS)의 층의 깊이 (마이크로미터)까지 확장하고, 여기서, CS는 표면 압축 응력이고, 적어도 300 MPa의 값을 갖는다. 이런 직선 관계는 도 1의 데이터를 나타내는, 도 3에서 도시되었다.
또 다른 실시 예에 있어서, 상기 근 표면 영역은 상기 제1 유리 시트의 표면으로부터 적어도 B-M(CS)의 값을 갖는 층의 깊이 (마이크로미터)까지 확장하고, 여기서 CS는 표면 압축 응력이고, 적어도 300 MPa이다. 전술된 바에 있어서, B는 약 50 내지 180 (예를 들어, 60, 70, 80, 90, 100, 110, 120, 130, 140, 150, 160 ± 5)의 범위일 수 있고, M은 약 -0.2 내지 -0.02 (예를 들어, -0.18, -0.16, -0.14, -0.12, -0.10, -0.08, -0.06, -0.04 ± -0.01)의 독립적인 범위일 수 있다.
화학적으로-강화된 유리 시트의 탄성 모듈러스 (modulus of elasticity)는 약 60 GPa 내지 85 GPa (예를 들어, 60, 65, 70, 75, 80 또는 85 GPa)의 범위일 수 있다. 유리 시트(s) 및 상기 폴리머 중간층의 탄성 모듈러스는 상기 최종 유리 적층체의 기계적 특징 (예를 들어, 편향 (deflection) 및 강도) 및 음향 공진기 (acoustic performance) (예를 들어, 전송 손실) 모두에 영향을 미칠 수 있다.
유리 시트 형성 방법의 예로는 다운-인발 (down-draw) 공정의 예인, 융합 인발 (fusion draw) 및 슬롯 인발 (slot draw) 공정뿐만 아니라 플롯트 공정 (float processes)을 포함한다. 상기 융합 인발 공정은 용융된 유리 원료 물질을 수용하기 위한 채널 (channel)을 갖는 드로잉 탱크 (drawing tank)를 사용한다. 상기 채널은 상기 채널의 양 측면에 상기 채널의 길이를 따라 상부가 개방된 웨어 (weirs)를 갖는다. 상기 채널이 용융 물질로 충진된 경우, 상기 용융 유리는 상기 웨어를 넘쳐 흐른다. 중력 때문에, 상기 용융 유리는 상기 드로잉 탱크의 외부 표면으로 흘러내린다. 이들 외부 표면은 이들이 상기 드로잉 탱크 하부의 엣지에서 결합하기 위하여, 하부 및 내부로 확장된다. 상기 두 개의 흐름 유리 표면은 융합 (fuse)을 위해 상기 엣지에서 결합되고, 단일 흐름 시트를 형성한다. 상기 융합 인발 방법은, 상기 채널을 넘쳐 흐르는 두 개의 유리 필름이 함께 융합되기 때문에, 최종 유리 시트의 외부 표면이 상기 장치의 어떤 부분과도 접촉하지 않는 장점을 제공한다. 따라서, 상기 융합 인발 유리 시트의 표면 특성은 이러한 접촉에 의해 영향을 받지 않는다.
상기 슬롯 인발 방법은 상기 융합 인발 방법과는 구별된다. 본 발명에서 상기 용융 원료 유리는 드로잉 탱크에 제공된다. 상기 드로잉 탱크의 하부는 상기 슬롯의 길이를 확장한 노즐을 갖는 개방 슬롯을 갖는다. 상기 용융 유리는 슬롯/노즐을 통해 흐르고, 연속 시트로서 아래를 향하여 어닐링 영역으로 인발된다. 상기 슬롯 인발 공정은 오직 단일 시트가 슬롯을 통해 인발되기 때문에, 두 개의 시트가 함께 융합되는 상기 융합 인발 공정보다 더 얇은 시트를 제공할 수 있다.
다운-인발 공정은 상대적으로 초기 상태인 표면을 보유한 균일한 두께 (uniform thickness)를 갖는 유리 시트를 제조한다. 상기 유리 표면의 강도는 표면 결합의 양 및 크기에 의해 조절되기 때문에, 최소 접촉을 가져온 초기 상태의 표면은 더 높은 초기 강도를 갖는다. 그 다음 이러한 고강도 유리는 화학적으로 강화된 경우, 상기 최종 강도는 마감 (lapped) 및 연마된 (polished) 표면의 강도보다 더 높을 수 있다. 다운-인발 유리는 약 2 mm 미만의 두께로 인발될 수 있다. 부가적으로, 다운 인발 유리는 고가의 연삭 (grinding) 및 연마 (polishing)없이 이의 최종 제품에 사용될 수 있는 매우 평평하고, 매끄러운 표면을 갖는다.
상기 플롯트 유리 방법에 있어서, 유리의 시트는 용융 금속, 통상적으로 주석의 베드 (bed)에 용융 유리를 플롯팅시켜 만들어진 매끄러운 표면 및 균일한 두께를 특징으로 할 수 있다. 실시 예의 공정에 있어서, 용융 유리는 플롯팅 리본을 형성하는 상기 용융 주석 베드의 표면에 주입된다.
상기 유리 리본은 주석 용기를 따라 흐르면서, 상기 온도는 고체 유리 시트가 롤러 (rollers)로 상기 주석으로부터 리프트될 수 있을 때까지 점진적으로 감소된다. 상기 용기에서 벗어나자 마자, 상기 유리 시트는 더욱 냉각될 수 있고, 내부 스트레스를 감소하기 위해 어닐링된다.
유리 시트는 유리 적층체를 형성하기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 한정된 바와 같이, 유리 적층체는 유리시트의 주요 표면에 걸쳐 형성된 폴리머 중간층을 갖는 적어도 하나의 화학적으로-강화된 유리 시트를 포함한다. 상기 폴리머 중간층은 모놀리식 (monolithic)의 폴리머 시트, 다층 폴리머 시트, 또는 복합 폴리머 시트를 포함할 수 있다. 상기 폴리머 중간층은 예를 들어, 가소화 폴리비닐 부티랄 (PVB) 시트일 수 있다.
유리 적층체는 건축물 및 자동차 개구 (automotive openings), 예를 들어, 자동차 글레이징에서 선택적인 투명 배리어를 제공하는데 적합할 수 있다. 유리 적층체는 다양한 공정을 사용하여 형성될 수 있다. 실시 예의 공정에 있어서, 화학적으로-강화된 하나 이상의 유리 시트는 폴리머 중간층과 예비-압력 (pre-press)으로 어셈블리되고, 예비-적층 (pre-laminate)으로 고정되며, 선택적으로 무색 유리 적층체로 마감된다.
두 개의 유리 시트를 포함하는 실시 예에 있어서, 상기 어셈블리는 유리의 제1 시트를 놓는 단계, PVB 시트와 같은 폴리머 중간층을 중첩시키는 단계, 유리의 제2 시트를 놓는 단계, 및 그 다음 상기 유리 시트의 엣지에 과잉량 PVB를 손질하는 단계 (trimming)를 포함한다. 상기 고정 단계 (tacking)는 상기 접촉면으로부터 대부분의 공기를 빼내는 단계 및 상기 유리 시트에 상기 PVB를 부분적으로 결합시키는 단계를 포함할 수 있다. 통상적으로 상승된 온도 및 압력에서 수행된 상기 최종 단계는, 상기 폴리머 중간층에 상기 유리 시트의 각각의 접합 (mating)이 완성된다.
PVB와 같은 열가소성 물질 (thermoplastic material)은 미리형성된 폴리머 중간층으로서 적용될 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 상기 열가소성 층은 적어도 0.125 mm (e.g., 0.125, 0.25, 0.375, 0.5, 0.75, 또는 1 mm)의 두께를 갖는다. 상기 열가소성 층은 상기 유리의 두 개의 대립 주요 면의 대부분, 또는 바람직하게는 실질적으로 모두를 피복할 수 있다. 이것은 또한 상기 유리의 상기 엣지 면을 피복할 수 있다. 상기 열가소성 층과 접촉한 유리 시트는, 상기 유리에 열가소성 물질의 결합을 촉진하기 위해, 열가소성의 연화점 이상, 예를 들어, 상기 연화점의 적어도 5℃ 또는 10℃ 이상에서 가열될 수 있다. 상기 가열은 압력하에서 상기 열가소성 층과 접촉하는 상기 유리 플라이 (ply)로 수행될 수 있다.
선택된 상업적으로 이용가능한 폴리머 중간층 물질은 각 생성물 샘플에 대한 유리 전이 온도 및 모듈러스를 제공하는, 표 1에 정리되었다. 유리 전이 온도 및 모듈러스 데이터는 상기 유리 전이 및 모듈러스 데이터 각각에 대하여, DSC 200 시차주사열량계 (Seiko Instruments Corp., Japan) 또는 ASTM D638 방법을 사용하여, 또는 판매자 (vendor)로부터 이용가능한 기술적 데이터 시트로부터 결정된다. 상기 ISD 수지에 사용된 아크릴/실리콘 수지의 또 다른 설명은 미국특허 제 5,624,763호에 개시되었고, 음량 개질 (Acoustic modified) PVB 수지의 설명은 일본특허 제 05138840호에 개시되었으며, 이의 전체적인 내용은 참고문헌으로서 본 발명에 포함된다.
폴리머 중간층 물질의 예
중간층 물질 Tg(℃) 모듈러스, psi (MPa)
EVA (STR Corp., Enfield, CT) -20 750-900 (5.2-6.2)
EMA (Exxon Chemical Co., Baytown, TX) -55 <4,500 (27.6)
EMAC (Chevron Corp., Orange, TX) -57 <5,000 (34.5)
가소화된 PVC (Geon Company, Avon Lake, OH) -45 <1500 (10.3)
가소화된 PVB (Solutia, St. Louis, MO) 0 <5000 (34.5)
메탈로센-촉매된, 폴리에틸렌 (Exxon Chemical Co., Baytown, TX) -60 <11,000 (75.9)
폴리우레탄 경화 (97 Shore A) 31 400
폴리우레탄 반-경화 (78 Shore A) -49 54
ISD 수지(3M Corp., Minneapolis, MN) -20
음량 개질 PVB (Sekisui KKK, Osaka, Japan) 140
Uvekol A (액체 경화성 수지) (Cytec, Woodland Park, NJ)
상기 폴리머 중간층의 탄성의 모듈러스는 약 1 MPa 내지 75 MPa (예를 들어, 약 1, 2, 5, 10, 15, 20, 25, 50 또는 75 MPa)의 범위일 수 있다. 1 Hz의 로딩 속도 (loading rate)에서, 표준 PVB 중간층의 탄성의 모듈러스는 약 15 MPa일 수 있고, 음량 등급 (acoustic grade) PVB 중간층의 탄성 모듈러스는 약 2 MPa일 수 있다.
하나 이상의 폴리머 중간층는 유리 적층체에 포함될 수 있다. 다수의 중간층은 접착 촉진 (adhesion promotion), 음향 조절 (acoustic control), UV 전송 조절 (UV transmission control), 및/또는 IR 전송 조절 (IR transmission control)을 포함하는 상보적 또는 명확한 기능성을 제공할 수 있다.
상기 적층 공정 동안, 상기 중간층은 통상적으로 상기 유리 시트의 각각 표면에 상기 중간층의 등각 (conformal) 접합을 촉진하는, 상기 중간층을 연화시키는 효과적인 온도에서 가열된다. PVB에 대하여, 적층 온도는 약 140℃일 수 있다. 상기 중간층 물질내에 이동 중합체 사슬은 접착을 촉진하는, 상기 유리 표면과의 결합을 성장시킨다. 상승된 온도는 또한 상기 유리-중합체 계면으로부터의 잔여 공기 및/또는 습기의 확산을 가속화한다.
상기 압력의 선택적 적용은 상기 계면에서 포획 (trapped)된 물 및 공기의 조합된 증기압에 의해 유도될 수 있는 거품 형성을 억제하고, 중간층 물질의 흐름을 촉진한다. 거품 형성을 억제하기 위하여, 열 및 압력은 오토클레이브 ( autoclave)에서 에셈블리에 동시에 적용될 수 있다.
유리 적층체은 실질적으로 동일한 유리시트를 사용하여 형성될 수 있고, 선택적인 구체 예에 있어서, 조성물, 이온 교화 프로파일 및/또는 두께와 같은 개별적 유리 시트의 특성은 비대칭 (asymmetric) 유리 적층체를 형성하기 위해 개별적으로 변화될 수 있다.
유리 적층체은 음향 소리의 감쇠, UV 및/또는 IR 광 전송의 감소, 및/또는 창 개구의 심미학적 매력의 향상을 포함하는, 이득이 되는 효과를 제공하기 위해 사용될 수 있다. 형성된 적층체뿐만 아니라, 개시된 유리 적층체를 포함하는 상기 개별적 유리 시트는, 조성물, 밀도, 두께, 표면 계측 (metrology), 뿐만 아니라 기계적, 광학적 및 소리-감쇠 특성을 포함하는 다양한 특성을 포함하는, 하나 이상의 속성을 특징으로 할 수 있다. 상기 공개된 유리 적층체의 다양한 관점은 본 발명에 기술된다.
더 얇은 유리 시트를 사용한 것에 관련된 무게 절감은 110 cm x 50 cm의 면적 치수 (areal dimension)를 갖는 대표적인 유리 적층체 및 1.069 g/㎤의 밀도를 갖는 PVB의 0.76 mm 두께 시트를 포함하는 폴리머 중간층에 대한 상기 유리 중량, 중간층 중량, 및 유리 적층체 중량을 나타내는, 표 2를 참고하여 알 수 있다.
유리 시트/PVB/유리 시트 적층의 물리적 특징
두께 (mm) 유리 중량 (g) PVB 중량 (g) 적층 중량 (g)
4 5479 445 11404
3 4110 445 8664
2 2740 445 5925
1.4 1918 445 4281
1 1370 445 3185
0.7 959 445 2363
0.5 685 445 1815
표 2를 참고하여 알 수 있는 바와 같이, 개별적인 유리 시트의 두께를 감소시켜, 상기 적층체의 총 중량은 극적으로 감소될 수 있다. 몇몇 적용에 있어서, 더 낮을 총 중량은 더 많은 연료 경제로 직접 전환시킨다.
상기 유리 적층체은 어떤 적절한 크기 및 치수로 설계된, 예를 들어, 창 또는 글레이징으로 사용하기 위해 적용될 수 있다. 구체 예에 있어서, 상기 유리 적층체는 10 cm 내지 1 m 이상 (예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 또는 5 m)으로 독립적으로 변화되는 길이 및 너비를 갖는다. 독립적으로, 상기 유리 적층체는 0.1 ㎡ 초과, 예를 들어, 0.1, 0.2, 0.5, 1, 2, 5, 10, 또는 25 ㎡ 초과의 면적을 가질 수 있다.
상기 유리 적층체는 특정한 제품에 대해 실질적으로 평면 또는 형상일 수 있다. 예를 들어, 상기 유리 적층체는 방풍유리 (windshields) 또는 커버 플레이트 (cover plates)로서 사용하기 위한 밴트 (bent) 또는 형상부 (shaped part)로 형성될 수 있다. 형상 유리 적층체의 구조는 단일 또는 복합체일 수 있다. 어떤 구체 예에 있어서, 형상 유리 적층체는 복합체 곡률 (complex curvature)를 가질 수 있고, 여기서 상기 유리 시트는 두 개의 독립적인 방향에서 곡률의 명확한 반경을 갖는다. 이런 형상 유리 시트는 "크로스 곡률"을 갖는 것을 특징으로 할 수 있고, 여기서 상기 유리는 제공된 치수에 평형인 축을 따라 굽을 수 있고, 또한 상기 동일한 치수에 수직인 축을 따라 굽을 수 있다. 예를 들어, 통상적으로 세로 약 0.5 m, 가로 1.0 m의 측정된 자동차용 선루프는 마이너 축 (minor axis)을 따라 2 내지 2.5 m의 곡률 반경 및 주축 (major axis)을 따라 4 내지 5 m의 곡률 반경을 갖는다.
어떤 구체 예에 따라 형상 유리 적층체는 밴드 팩터 (bend factor)에 의해 한정될 수 있고, 여기서 제공된 부분에 대한 상기 밴드 팩터는 축의 길이에 의해 나누어진 제공된 축을 따른 곡률 반경에 동일하다. 따라서, 0.5 m 및 1.0 m의 각각의 축을 따라 2 m 및 4 m의 곡률 반경을 갖는 자동차 선루프의 실시 예에 대하여, 각 축을 따른 상기 밴드 팩터는 4이다. 형상 유리 적층체는 2 내지 8 (예를 들어, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 또는 8)의 범위에서 밴드 팩터를 가질 수 있다.
유리 적층체를 벤딩 (bending) 및/또는 형상화하기 (shaping) 위한 방법은 중력 벤딩, 압력 벤딩 및 이의 하이브리드인 방법을 포함할 수 있다.
얇고, 평평한 유리 시트를 자동차용 방풍유리와 같은 곡선 형상으로 중력 벤딩시키는 통상적인 방법에 있어서, 냉각 (cold), 프리-컷 (pre-cut) 단일 또는 다중 유리 시트는 벤딩 고정체 (fixture)의 견고하고, 예비-형상된, 외면 지지체 표면에 위치된다. 상기 벤딩 고정체는 금속 또는 내화성 물질 (refractory material)을 사용하여 만들 수 있다. 실시 방법에 있어서, 관절형 (articulating) 벤딩 고정체는 사용될 수 있다. 벤딩 전에, 상기 유리는 통상적으로 몇몇 접촉점에서만 지지된다. 상기 유리는 상기 외면 지지체 표면과 일치하게 상기 유리를 휘고 또는 구부리기 위한 중력을 허용하도록 상기 유리를 연화시키는, 일반적으로 유리 융해로 (lehr)에서 상승된 온도에 노출시켜 가열된다. 실질적으로 상기 전체 지지체 표면은 그 다음 상기 유리의 외면과 일반적으로 접촉할 수 있다.
관련된 기술은 평면 유리 시트가 상기 유리의 연화점에 실질적으로 상응하는 온도에서 가열되는 압력 벤딩 (press bending)이다. 상기 가열된 시트는 그 다음 상보적인 형상 표면을 갖는 암 수 몰드 부재 사이에 원하는 곡률로 압력 또는 형상된다. 구체 예에 있어서, 중력 벤딩 및 압력 벤딩 기술의 조합이 사용될 수 있다.
상기 유리 적층체의 총 두께는 약 2 mm 내지 4 mm의 범위일 수 있고, 여기서 개별적인 유리 시트 (예를 들어, 하나 이상의 화학적으로-강화된 유리 시트)는 0.5 내지 2 mm (예를 들어, 0.1, 0.2, 0.3, 0.5, 0.7, 1, 1.4, 1.7, 또는 2 mm)의 두께를 가질 수 있다. 구체 예에 있어서, 화학적으로-강화된 유리 시트는 1.4 mm 미만 또는 1.0 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 또 다른 구체 예에 있어서, 화학적으로-강화된 유리 시트는 제2 유리 시트의 두께와 실질적으로 동일 할 수 있는데, 상기 각각의 두께가 5%를 초과하지 않는, 예를 들어, 5, 4, 3, 2, 또는 1% 미만까지 변화한다. 구체 예에 따르면, 상기 제2 (예를 들어, 내부) 유리 시트는 2.0 mm (예를 들어, 1.4 mm 미만) 미만의 두께를 가질 수 있다. 이론에 한정되는 것을 원하는 것은 아니지만, 발명자들은 실질적으로 동일한 두께를 갖는 대향 유리시트를 포함하는 유리 적층체가 일치 딥 (dip)에서 음향 전송 손실에서 상응하는 최대값 및 최대 일치 주파수를 제공할 수 있다는 것을 믿는다. 이러한 디자인은 상기 유리 적층체, 예를 들어, 자동차용 제품에서 유익한 음향 성능을 제공할 수 있다.
유리 적층체 구조의 예는 표 3에서 설명하고 있고, 여기서 약어 GG는 화학적으로-강화된 알루미노실리케이트 유리 시트에 관한 것이고, 상기 용어 "소다 라임"은 화학적으로-강화되지 않은 유리 시트에 관한 것이다. 본 발명에 사용된 바와 같이, 약어 "SP", "S-PVB" 또는 간단히 "PVB"는 표준 등급 PVB에 대해 사용될 수 있다. 약어 "AP" 또는 "A-PVB"는 음향 제어 등급 (acoustic grade) PVB를 위해 사용된다.
유리 적층체 구조의 예
샘플
1 2 mm 소다라임 / 0.76 mm PVB / 2 mm 소다라임 (비교 예)
2 2 mm GG / 0.76 mm PVB / 2 mm GG
3 1.4 mm GG / 0.76 mm PVB / 1.4 mm GG
4 1 mm GG / 0.76 mm PVB / 1 mm GG
5 1 mm GG / 0.81 mm 음향 제어 PVB / 1 mm GG
6 0.7 mm GG / 0.76 mm PVB / 0.7 mm GG
7 0.7 mm GG / 0.38 mm PVB / 0.7 mm GG
8 0.7 mm GG / 1.143 mm PVB / 0.7 mm GG
9 1 mm GG / 0.76 mm PVB / 0.7 mm GG / 0.76 mm PVB / 1 mm GG
10 1 mm GG / 0.76 mm PVB / 0.7 mm 유리 / 0.76 mm PVB / 1 mm GG
발명자들은 본 발명에 개시된 상기 유리 적층체 구조물이 우수한 내구성, 내 충격상, 강인성 (toughness) 및 내스크래치성을 갖는 다는 것을 보여주었다. 당업자에게 잘 알려진 바와 같이, 유리 시트 또는 적층체의 강도 및 기계적 충격 성능은 표면 및 내부 결함 (defects) 모두를 포함하는, 상기 유리에서 결함에 의해 제한될 수 있다. 유리 적층체가 충격을 받은 경우, 상기 충격점은 압축을 받고, 반면 상기 충격점 주위의 링 (ring) 또는 "후프 (hoop)"뿐만아니라 상기 충격받은 시트의 대향 면은 인장을 받는다. 통상적으로, 불량 (failure)의 기원은 일반적으로 가장 높은 인장점 또는 인장점 근처의 유리 표면에 흠 (flaw)일 것이다. 이것은 대향 면에서도 발생할 수 있지만, 상기 링 안에서도 발생할 수 있다. 만약 상기 유리에서 흠이 충격을 받는 동안 인장을 받는다면, 상기 흠은 점점 전파할 것이고, 상기 유리는 통상적으로 깨질 것이다. 따라서, 압축 응력 (층의 깊이)의 높은 정도 및 깊이가 바람직하다.
화학적 강화 때문에, 본 발명에 개시된 상기 유리 적층체의 외부 표면의 하나 또는 모두는 압축하에 있다. 흠이 전파하고 불량이 발생하기 위해서, 충격으로부터 상기 인장 응력은 상기 흠의 팁에서 표면 압축 응력을 초과해야만 한다. 구체 예에 있어서, 화학적으로-강화된 유리 시트의 높은 압축 응력 및 높은 층 깊이는 화학적으로 강화되지 않은 유리의 경우보다 더 얇은 유리의 사용을 가능하게 한다.
구체 예에 있어서, 유리 적층체는 화학적으로-강화된 유리 시트와 같은 내부 및 외부 유리 시트를 포함할 수 있고, 여기서 상기 외부-면 화학적으로 강화된 유리 시트는 적어도 300 MPa, 예를 들어, 적어도 400, 450, 500, 550, 600, 650, 700, 750 또는 800 MPa의 압축 응력, 적어도 약 20 ㎛ (예를 들어, 적어도 약 20, 25, 30, 35, 40, 45, 또는 50 ㎛)의 깊이 및/또는 40 MPa (예를 들어, 40, 45, 또는 50 MPa 초과) 초과 및 100 MPa (예를 들어, 100, 95, 90, 85, 80, 75, 70, 65, 60, 또는 55 MPa 미만) 미만의 중심 인장을 갖고, 상기 내부-면 유리 시트 (예를 들어, 내부 화학적으로-강화된 유리 시트)는 상기 외부 화학적으로-강화된 유리 시트의 표면 압축 응력의 3분의 1 내지 2분의 1의 표면 압축 응력을 갖는다.
상기 내부 표면 (interior surface)에서 상기 인장 응력보다 더 큰 상기 외장 표면 (exterior surface)에서의 인장 응력의 정도에 대해, 이러한 형상에 있어서, 상기 내부 표면에 더 완화된 인장 응력이 내부-면 유리 시트를 파쇄 (fracture)하기에 충분한 반면, 마찬가지로 상기 외부 표면에 증가된 인장 응력이 화학적으로-강화된 유리 시트를 파쇄하는데 충분하다. 상기 유리 시트가 파쇄할 때, 상기 PVB 중간층 (interlayer)은 변형되지만, 상기 유리 적층체를 통해 관통되는 것으로부터 충격 제품은 유지된다. 이것은 ECE R43 헤드폼 조건 (headform requirement)하에서 만족스러운 반응이다.
개시된 화학적으로-강화된 유리 적층체의 경우에 있어서, 상기 적층 구조는 더 두꺼운 모놀리식 (monolithic), 화학적으로-강화되지 않은 유리 또는 더 두꺼운, 화학적으로-강화되지 않은 유리 적층체보다 휠씬 더 기계적 충격에 대한 반응에서 파괴없이 편향시킬 수 있다. 이러한 부가된 편향은 상기 유리의 대향면에 도달한 에너지를 감소할 수 있는, 상기 적층 중간층에 더 에너지를 전달할 수 있게 한다. 결과적으로, 본 발명에 개시된 상기 화학적으로-강화된 유리 적층체는 모놀리식, 화학적으로-강화되지 않은 유리 또는 유사한 두께의 화학적으로-강화되지 않은 유리 적층체보다 더 높은 외부 충격 에너지를 견딜 수 있다.
표 3에서 샘플 4의 내충격성은 한 벌의 낙하 시험을 사용하여 평가된다. 상기 충격 시험은 (a) 대략 200 g 무게의 3.18 mm 직경 다트 (dart)로 9.14 미터 다트-낙하 시험, (b) 227 g 볼 (ball)로 9.14 미터 볼-낙하 시험, 및 (c) 2.3 kg 볼로 3.66 미터 내관통성 (penetration resistance) 시험이 포함된다. 상기 시험된 샘플은 100% 생존율을 갖는데, 여기서 생존은 상기 다트 또는 볼이 상기 표면을 파괴하지 않고 상기 유리 적층체의 표면으로부터 튀어나오거나, 또는 표면 유리 시트를 손상시키지만, 유리 적층체를 관통하지 않는 것을 의미한다. 모든 시험된 샘플은 시험 ANSI Z26.1으로 미국 규격 협회 (American National Standards Institute)에 의해 설정된 적층된, 비-방풍유리 글레이징 (예를 들어, 선루프)를 위한 요구조건을 초과한다.
이들의 기계적 특성에 부가하여, 상기 개시된 유리 적층체의 음향 댐핑 특성은 또한 평가된다. 당업자에 의해 명백할 수 있는 바와 같이, 적층 구조는 음향 파 (acoustic waves)를 둔화시키기 위해 사용될 수 있다. 본 발명에 개시된 화학적으로-강화된 유리 적층체는 많은 글레이징 제품에 대해 요구되는 기계적 특성을 소유한 더 얇은 (및 더 가벼운) 구조를 사용하면서 음향 전송을 극적으로 감소시킬 수 있다.
적층체 및 글레이징의 음향 성능은 상기 글레이징 구조의 굴곡 진동 (flexural vibrations)에 의해 통상 영향을 받는다. 이론에 한정되는 것을 원하지는 않지만, 인체 음향 반응 피크는 통상적으로 공기에서 약 0.1-1 m 및 유리에서 1-10 m의 파장에 상응하는 500 Hz 및 5000 Hz 사이이다. 0.01 m (<10 mm) 두께 미만의 글레이징 구조에 대하여, 전송은 상기 글레이징의 굴곡 진동에 대해 진동 및 음향 파의 커플링을 통해 주로 발생한다. 적층된 글레이징 구조는 상기 폴리머 중간층 내에서 상기 글레이징 굴곡 모드로부터 전단 변형으로 에너지를 전환하기 위해 디자인될 수 있다. 더 얇은 유리 시트를 사용하는 유리 적층체에서, 더 얇은 유리의 더 큰 접합성 (compliance)은 이후에 상기 중간층에 더 큰 전단 변형을 부여할 수 있는, 더 큰 진동 진폭을 허용한다. 대부분 점탄성 (viscoelastic) 폴리머 중간층 물질의 낮은 내전단성 (shear resistance)은 상기 중간층이 분자 사슬 슬라이딩 및 완화 (relaxation)의 영향 하에 열로 전환될 높은 전단 변형을 통해 댐핑을 촉진시키는 것을 의미한다.
상기 유리 적층체의 음 성능을 설명하는 하나의 성능지수 (figure of merit)는 일치 주파수 (coincidence frequency)이다. 상기 일치 주파수는 공기 중에서 음향 파의 파장과 동일한 유리 시트의 굴곡 발진 파장 (flexural oscillation wavelength)에서 주파수로 정의된다. 이러한 파장 일치 조건은 대기 및 굴곡 음향 모드 사이에서 개선된 커플링 및 상기 상응 주파수에서 작은 감쇠를 유도한다.
모델의 결과를 기초하여, 6 mm 두께 글레이징 판넬에 대한 전송 손실은 다양한 다른 댐핑 계수 (damping coefficients)에 대해 도 4에서 나타내었다. 상기 심볼-표지 곡선은 30, 32 및 명시하지 않은 상응 측량된 전송손실 (Rw)을 갖는, 0.01, 0.05, 및 0.1의 댐핑 팩터를 나타내고, 반면에 상기 연속된 곡선은 차음 성능 계수 (sound transmission class) (STC) 외형 (contour) (인체 반응)을 설명하고 있다. 도 4를 참조하여 알 수 있는 바와 같이, 상기 전송 손실은 주파수가 증가함에 따라 증가하고, 약 3500 Hz의 일치 주파수에서 국지적 최대값을 나타낸다.
구체 예에 있어서, 상기 유리 적층체는 3000 Hz 초과, 예를 들어, 3000, 3500, 4000, 4500, 또는 5000 Hz를 초과하는 일치 주파수를 가질 수 있다. 이러한 구체 예에 있어서, 상기 전송 손실은 250 Hz으로부터 3000, 3500, 4000, 4500, 또는 5000 Hz까지; 즉, 특정 주파수 범위 내에서 국지적 최소값을 통해 통과하지 않는 범위까지 필수적으로 선형으로 증가한다. 또 다른 구체 예를 따르면, 상기 유리 적층체는 250 Hz 내지 3000, 3500, 4000, 4500, 또는 5000 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 100 Hz 간격에 대해 1 dB 초과 (예를 들어, 1, 2, 4, 또는 10 dB 초과)까지 감소하지 않게 전송 손실을 나타낼 수 있다.
상기 일치 주파수에 대한 적층 두께의 의존성은 도 5에 나타내었고, 이는 1 내지 10 mm의 두께 범위의 적층체에 대한 국지적 최소의 위치를 설명한다. 도 5로부터 알 수 있는 바와 같이, 가장 큰 민감도 영역 (500 Hz 내지 5000 Hz)의 외부로 일치 주파수에서 이동은 3 mm 미만의 두께를 갖는 적층체와 일치한다.
도 6은 5 mm의 명목상 총 두께, 즉, 2.1 mm SL/0.76 mm PVB/2.1 mm SL을 갖는 소다 라임 (SL) 적층체의 측정된 음향 전송 손실 (SL)을 나타낸다. 상기 일치 딥 주파수 범위 (coincidence dip frequency range)는 표준 PVB 적층체에 대해 3∼4 kHz이고, 음향 PVB 적층체에 대해 4∼6 kHz이다. 비교에 있어서, 모놀리식 소다 라입 유리 시트에 대한 소리 전송 손실은 2∼3 kHz이다.
도 7은 얇은 화학적으로-강화된 (GG) 적층체의 측정된 소리 전송 손실 (TL)을 나타낸다. 상기 화학적으로-강화된 적층체는 2.76 mm (1.0mm GG/0.76 mm PVB/1.0mm GG)의 명목상 총 두께를 갖는다. 5 mm 두께 소다 라임 모놀리식 시트의 상기 측정된 소리 전송 손실은 비교 예에 대해 나타낸다. 상기 일치 딥 주파수 범위는 상기 모몰리식 시트에 대한 2∼3 kHz와 비교하여, 표준 PVB (SP) 적층체에 대해 ∼6 kHz이고, 음향 PVB (AP) 적층체에 대해 >8 kHz이다.
도 8은 박형 및 초-박형 화학적으로-강화된 (GG) 적층체의 소리 전송 손실 (TL)을 나타낸다. 도 8에 있어서, 상기 비교 모놀리식 소다 라임 데이터 및 본 발명의 1.0mm GG/0.76 mm A-PVB/1.0mm GG 데이터는 도 7에서 대표적인 데이터에 상응한다. 또한, 도 8에서 나타난 데이터는 0.7 mm의 두께를 갖는 화학적으로-강화된 유리 시트의 쌍을 갖는 음향차단 등급 PVB를 포함하는 유리 적층체에 대한 것이다. 1.0mm GG/0.76 mm A-PVB/1.0mm GG 유리 적층체 및 0.7 mm GG/0.76 mm A-PVB/0.7 mm GG 유리 적층체 모두에 대하여, 상기 전송 손실은 시험된 주파수의 도메인에 걸쳐 단조롭게 증가하여, 음향차단 등급 PVB를 포함하는 유리 적층체 모두가 8000 Hz 초과하는 일치 딥을 나타낸다.
여러 가지 가설은 더 얇은 화학적으로-강화된 유리 적층체의 유익한 음향 댐핑 성능을 설명할 수 있다. 어떤 모델에 있어서, 상기 일치 주파수에서 예견된 이동은 전체적으로 더 좋은 음향 속도를 유도할 수 있다. 더 얇은 적층체가 1 kHz 이하에서 질량-조절된 영역 (regime)에서 손실을 가질 수 있지만, 상기 증가된 일치 주파수는 2-5 kHz 영역 (regime)에서 감쇠를 증가시킬 수 있고, 따라서, STC 속도에서 순이득 (net benefit)을 유도한다. 제2 모델에 따르면, 더 얇은 유리 적층체의 더 얇은 시트 및 저급 장단축비 (aspect ratio)는 상기 폴리머 중간층에서 더 높은 전단 변형을 결과하는, 적층 구조를 좀더 적합하게 하여, 더 높은 댐핑 성능을 유도할 수 있다.
상기 유리 적층체 두께에 부가하여, 상기 적층체를 포함하는 상기 유리 시트의 성질은 또한 소리 감쇠 특성에 영향을 줄 수 있다. 예를 들어, 화학적으로-강화된 및 비-화학적으로-강화된 유리 시트 사이와 같이, 그들은 상기 유리-폴리머 중간층 계면에서 작지만, 상당히 다를 수 있는 상기 폴리머 층에서 높은 전단 변형 (shear strain)에 기여한다. 또한, 이들의 자명한 조성물 차이에 부가하여, 알루미노실리케이트 유리 및 소다 라임 유리는, 다른 음향 응답 ( acoustic response)을 결과하는, 모듈러스, 프와송비 (Poisson's ratio), 밀도 등의 포함하는 다른 물리적 및 기계적 특성을 갖는다.
본 발명에 사용된 바와 같이, 단수 형태는 특별한 언급이 없는 한 복수의 지시 대상을 포함한다. 따라서, 예를 들어, "금속"에 대한 기준은 별도의 언급이 없는 한 둘 이상의 상기 "금속들"을 갖는 실시 예를 포함한다.
범위는 "약" 어떤 특정 값으로부터 "약" 다른 특정 값까지로 본 발명에 표시될 수 있다. 이러한 범위가 표시된 경우, 실시 예는 어떤 특정 값으로부터 다른 특정 값까지를 포함한다. 유사하게, 값이 상기 "약"의 사용에 의해 근사값으로 표시된 경우, 특정 값이 다른 관점을 형성하는 것으로 이해될 수 있다. 상기 범위의 각각의 말단점은 다른 말단점과 관계되며, 다른 말단점에 독립적인 것을 의미한다.
별도의 언급이 없는 한, 본 발명에 기술된 어떤 방법은 이의 단계가 특정 순서로 수행될 것을 요구하는 것으로 해석되는 것을 의도하는 것은 아니다. 따라서, 본 발명에서 방법 청구항은 이의 단계에 의해 수반되는 순서를 실질적으로 인용하지 않거나, 또는 그렇치 않으면 상기 단계가 특정 순서로 제한되어야 하는 것을 청구항 또는 상세한 설명에서 특별하게 언급되지 않는데, 이는 어떤 특정 순서가 추론되는 것을 의도하지 않는다.
또한 본 발명에서의 인용은 특정 방법에서의 기능에 "설계된" 또는 "적용된" 본 발명의 구성 요소에 관한 것임이 주목된다. 이러한 관점에서, 상기 구성 요소는 특정 방식에서 특정 특성, 또는 기능을 구체화하는데 "설계" 또는 "적용"되고, 여기서 상기 인용은 의도된 사용의 인용에 대립하는 구조적 인용이다. 좀더 구체적으로는, 본 발명에서 상기 방식에 대한 기준에서 상기 구성 요소는 상기 구성 요소의 존재하는 물리적 조건을 나타내는데 "설계" 또는 "적용"되고, 그 자체로, 상기 구성 요소의 구조적 특징의 명확한 인용으로 수용될 수 있다.
당 업자들이 본 발명의 사상 및 범주를 벗어나지 않고 본 발명에서 다양한 변형 및 변경을 만들 수 있음은 명확할 것이다. 본 발명의 사상 및 물질을 포함하는 개시된 구체 예의 변형의 조합, 준-조합, 및 변경은 당 업자에게 일어날 수 있으며, 본 발명은 첨부된 청구항 및 이의 균등물의 범주내의 모든 것을 포함하는 것으로 해석될 수 있다.

Claims (23)

  1. 화학적으로-강화된 제1 유리 시트의 제1 주 표면에 걸쳐 형성된 폴리머 중간층을 포함하며, 상기 제1 유리 시트는:
    2.0 mm 미만의 두께; 및
    압축 응력 하의 근-표면 영역을 가지며,
    여기서 상기 제1 유리 시트의 표면에서 압축 응력 (CS)은 300 MPa를 초과하며, 상기 근 표면 영역은 상기 제1 유리 시트의 표면으로부터 적어도 65-0.06(CS) (여기서 CS는 MPa의 표면 압축 응력)의 값을 갖는 층의 깊이 (마이크로미터)까지 확장하는 유리 적층체.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 시트의 두께는 1.4 mm 미만인 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 시트의 표면에서 상기 압축 응력 (CS)은 400 MPa를 초과하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 시트의 표면에서 상기 압축 응력 (CS)은 600 MPa를 초과하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 시트의 표면에서 상기 압축 응력 (CS)은 600 MPa를 초과하고, 상기 층의 깊이는 적어도 20 마이크로미터인 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 시트는 인장 응력 (CT), 여기서 40 MPa < CT < 100 MPa 하의 중심 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 상기 제1 화학적으로-강화된 유리 시트와 폴리머 중간층에 의해 분리된 제2 강화된 유리 시트을 더욱 포함하며, 상기 제2 유리 시트는:
    2.0 mm 미만의 두께; 및
    압축 응력 하의 근-표면 영역을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 유리 시트는 화학적으로-강화된 유리 시트이고, 상기 제2 유리 시트의 표면에서 압축 응력 (CS)은 300 MPa를 초과하며, 상기 근 표면 영역은 상기 제2 유리 시트의 표면으로부터 적어도 65-0.06(CS) (여기서 CS는 MPa의 표면 압축 응력)의 층의 깊이 (마이크로미터)까지 확장하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 유리 시트의 두께는 1.4 mm 미만인 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  10. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 유리 시트의 두께는 상기 제1 유리 시트의 두께와 실질적으로 동일한 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  11. 청구항 7에 있어서,
    상기 제2 강화된 유리 시트의 표면 압축 응력은 상기 제1 화학적으로-강화된 유리 시트의 3분의 1로부터 2분의 1까지의 표면 압축 응력인 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  12. 청구항 7에 있어서,
    상기 유리 적층체는 제3 유리 시트를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  13. 청구항 7에 있어서,
    상기 유리 적층체는 제3 화학적으로-강화된 유리 시트를 더욱 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  14. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 중간층은 0.38 내지 1.52 mm의 두께를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  15. 청구항 1에 있어서,
    상기 폴리머 중간층은 단일 폴리머, 다층 폴리머 시트, 또는 복합 폴리머 시트를 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  16. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 시트의 조성물은 적어도 6 wt.% 산화 알루미늄을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  17. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1 유리 시트의 조성물은 적어도 5 wt.%의 함량인 하나 이상의 알칼리토 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  18. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 0.1 m를 초과하는 적어도 하나의 선형 치수 (linear dimension)를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  19. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 1 ㎡를 초과하는 면적을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  20. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 적어도 2 m의 곡률 반지름을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  21. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 3000 Hz를 초과하는 일치 주파수를 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  22. 청구항 1에 있어서,
    상기 유리 적층체는 250 내지 5000 Hz의 주파수 범위에 걸쳐 100 Hz 간격에 대해 1 dB를 초과하지 않게 감소하는 전송 손실을 갖는 것을 특징으로 하는 유리 적층체.
  23. 청구항 1에 따른 유리 적층체를 포함하는 자동차용 글레이징 (automotive glazing).
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