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夹层玻璃

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夹层安全玻璃典型的“蛛网”裂纹汽车挡风玻璃。

夹层玻璃是一种安全玻璃,其破碎时能够保持在一起。它在断裂的情况下,由位于其两层或多层玻璃之间的夹层固定,夹层通常为聚乙烯醇缩丁醛 (PVB)或乙烯-醋酸乙烯酯 (EVA)。夹层即使在破裂时也能保持和玻璃层的粘合,其高强度防止玻璃破碎成大而锋利的碎片。当冲击不足以完全穿透玻璃时,会产生一种特有的“蜘蛛网”破裂模式。在EVA的条件下,热固性EVA与材料(无论是玻璃、聚碳酸酯、PET还是其他类型的产品)实现了完全的结合(交联)。

夹层玻璃通常用于存在人类撞击可能性或玻璃破碎后可能掉落的地方,也用于建筑应用。天窗玻璃与汽车挡风玻璃通常使用夹层玻璃。在需要建筑抗飓风的地理区域,夹层玻璃通常用于外立面,幕墙和窗户。

夹层玻璃也用于提高窗户的隔音等级,与相同厚度的单片玻璃相比,夹层玻璃显著改善了避音效果。为此,中间层使用了一种特殊的“声学PVB”化合物。就EVA材料而言,不需要额外的隔音材料,因为EVA具有隔音的能力。[1][2]窗户用夹层玻璃的另一个特性是PVB和EVA夹层可以基本上阻挡大多数紫外线辐射。热固性EVA可以阻挡高达99.9%的紫外线。

1 历史编辑

消防队员冲破夹层挡风玻璃

1902年,法国人Le Carbone公司获得了用赛璐珞涂覆玻璃物体的专利,以使它们不容易破裂或破碎。[3]

夹层玻璃是1903年由法语化学家爱德华·波美度·内迪克特斯(1878-1930)发明的,灵感来自一次实验室事故。一个玻璃烧瓶涂上了塑料硝酸纤维素在掉落打破时竟然没有摔成碎片。[4]然而,直到1909年,贝内迪克图斯在听说一场车祸后才申请了专利,那场车祸中两名妇女被玻璃碎片严重伤害[5] [6]。1911年,他成立了Société du Verre Triplex公司,制造了一种玻璃塑料复合材料以减少车祸的伤害。[7]。Triplex玻璃的生产既缓慢又费力,因此价格昂贵。它没有立即被汽车制造商广泛采用,但夹层玻璃在第一次世界大战期间广泛用于目镜和防毒面具。1912年,该加工过程被授权给英国三联安全玻璃公司。随后,在美国,利比·欧文斯-福特和杜邦·德·讷穆尔用匹兹堡平板玻璃生产了Triplex。[8]

与此同时,1905年,英国威尔特郡斯温顿的律师约翰·克鲁·伍德为一种用作挡风玻璃的夹层玻璃申请了专利。该玻璃层通过加拿大香脂粘合在一起。[9]1906年,他创立了 Safety Motor Screen公司来生产和销售他的产品。[10]

1927年,加拿大化学家霍华德·马西森和弗雷德里克·斯奇罗发明了塑料聚乙烯醇缩丁醛 (PVB)。[11]到1936年,美国公司发现由两层玻璃之间的一层聚乙烯醇缩丁醛组成的层压“安全玻璃”不会变色,并且在事故中不容易渗透。五年内,这种新的安全玻璃几乎取代了其前身。[12][13]

在1930年道路交通法中,英国议会要求新车使用“安全玻璃”作为挡风玻璃。[14]

到1939年,每年有600,000 square feet (56,000 square metres)“破坏性”的安全玻璃在英国达格纳姆生产并被用于福特汽车。[15]“英德斯特罗”安全玻璃由伦敦英国英德斯特罗玻璃有限公司制造。[15]这是福特汽车公司在1939年使用的夹层玻璃,选择它是因为“它提供了最全面的保护”。除了防碎片外,它还非常透明,永久不变色。”[15]这句话暗示了一些技术问题、难题和顾虑,这些问题、难题和顾虑阻止了夹层玻璃在发明后立即广泛应用于汽车。

现代夹层玻璃是通过将两层或多层普通退火玻璃(或钢化玻璃)与塑料中间层(通常是聚乙烯醇缩丁醛或乙烯-醋酸乙烯酯(EVA))粘合在一起生产的。PVB或EVA被玻璃夹在中间,玻璃通过一系列滚筒,或者真空装袋系统,马弗炉,或高压釜,以排出所有的气泡。然后加热形成初始熔化。接着,这些结构在压力下于高压釜或烘箱中加热,以获得最终的有界产品(在热固性EVA的情况下完全交联)。一些汽车挡风玻璃顶部的色彩在PVB层。此外,在层压过程中,彩色聚酯薄膜可以与热固性EVA材料结合,以获得彩色玻璃。

在此过程中,一旦热固性EVA被适当的层压后,玻璃就可以无框架地暴露,并且不会有水/湿气渗透,变黄指数非常低,并且由于高水平的粘合(交联),它不会分层。[2]

2 规格编辑

典型的叠层结构是2.5毫米玻璃,0.38毫米夹层和2.5毫米玻璃。这给出了一个被称为5.38夹层玻璃最终产品。

多层层压板和更厚的玻璃增加了强度。防弹玻璃通常使用聚碳酸酯、热塑性材料、热固性EVA 和层压玻璃层制成。类似的玻璃通常用于飞机前驾驶舱和侧驾驶舱的窗户,通常是三层4毫米钢化玻璃,它们之间有2.6毫米厚的PVB。这是波音747驾驶舱侧窗使用的构件之一。BAC/SAF协和飞机前向压力挡风玻璃有7层,4层玻璃和3层PVB,厚度38毫米。

新的发展增加了可用于玻璃层压的热塑性塑料系列。除了PVB之外,当今重要热塑性玻璃层压材料是乙烯-醋酸乙烯酯 (EVA),[16]热固性EVA 乙烯-醋酸乙烯酯[17]和热塑性聚氨酯(TPU)。[18]PVB/TPU和乙烯-醋酸乙烯酯共聚物不仅对玻璃的附着力高,对聚酯夹层的附着力也高。自2004年以来,金属化和导电聚对苯二甲酸乙二醇酯夹层用作发光二极管的衬底,并层压到玻璃上或玻璃之间。

  • 顶层:玻璃
  • 夹层:透明热塑性材料(TPU或PVB,EVA)或透明热固性材料(EVA)
  • 夹层:透明导电聚合物上的发光二极管
  • 夹层:透明热塑性材料(TPU或PVB,EVA)或透明热固性材料(EVA)
  • 底层:玻璃

夹层玻璃有时也用于玻璃雕塑,并广泛用于建筑应用。

3 制造编辑

有几种夹层玻璃制造工艺:

  1. 在两层或多层粘合剂之间使用两层或多层玻璃片;如PVB或EVA,使用热和压力。
  2. 使用两片或更多片玻璃和聚碳酸酯,在热和压力下用脂肪族聚氨酯或EVA中间层粘合在一起。
  3. 夹有固化树脂或乙烯-醋酸乙烯酯。

4 切割编辑

夹层玻璃中的塑料夹层使其切割困难。不安全的做法是分别切割两侧,将易燃液体如变性乙醇倒入裂缝中,并点燃它熔化夹层以分离碎片。2005年,英国政府的健康与安全管理局推荐了以下更安全的方法:[19]

  • 专用层压切割台
  • 垂直倾斜的锯架
  • 吹灯或热风鼓风机。
  • 高压磨料水射流。

5 修理编辑

根据美国国家挡风玻璃修理协会规定,层压玻璃修理可以使用钻入断裂玻璃以到达层压层的工艺来进行轻微冲击损坏。在压力下注入特殊的透明粘合树脂,然后用紫外线固化。如果操作得当,对于大多数安全相关目的来说,强度和清晰度会得到充分恢复。该工艺被广泛用于修理大型工业汽车挡风玻璃,使得损坏不会干扰驾驶员的视野。[20]

6 处理编辑

随着报废车辆指令(ELV)得到执行,在大多数欧洲国家中,夹层玻璃的废物处理不再被允许填埋。一项萨里大学和皮尔金顿玻璃公司进行的研究建议将废弃的夹层玻璃放入分离装置中,例如轧机,在那里玻璃被破碎且更大碎玻璃与内膜机械分离。然后加热熔化层压塑料,通常是聚乙烯醇缩丁醛(PVB),使玻璃和内部薄膜都能回收。PVB循环过程是一个简单的熔化和重塑过程。[21]

参考文献

  • [1]

    ^Schimmelpenningh, Julia (2012). "Acoustic Interlayers for Laminated Glass – What makes them different and how to estimate performance" (PDF). Glass Performance Days South America - 2012. Archived from the original (PDF) on 2014-12-15..

  • [2]

    ^Headley, Megan (2014). "EVA Finds Popularity Among Decorative Fabricators". NewsAnalysis:Trends US Glass, Volume 49, Issue 4 - April 2014..

  • [3]

    ^Le Carbon,S.A .,法国专利第321,651号(注册日期:1902年5月31日)。另见:让-玛丽·米歇尔(2012年4月27日)对法国聚合工业历史的贡献,(法国基督教协会,2012年),第A3章:Le verre ren forceéTriplex,第1页(法文)。.

  • [4]

    ^爱德华·波美度·内迪克特斯(1930年10月),冰川和火山;revue technology,artistique,pratique,3(18): 9。相关引文转载于(法文)让-玛丽·米歇尔(2012年4月27日)对法国聚合工业历史的贡献,由法国基督教协会,参见第A3章:Le verre ren forceéTriplex,第7页。.

  • [5]

    ^https://web.archive.org/web/20221028211603/http://www . LesEchos . fr/16/07/2014/LesEchos/21729-039-ECH _勒-维尔-菲耶尔特-tombe-de-l-echelle.htm.

  • [6]

    ^法国专利405,881(1909年11月25日注册).

  • [7]

    ^米歇尔(2012),第1、2页。.

  • [8]

    ^米歇尔(2012),第2页。.

  • [9]

    ^约翰·克鲁·伍德,“透明屏幕,” 美国专利 830,398(备案日期:1906年3月12日;发布日期:1906年9月4日)。.

  • [10]

    ^大卫·伯吉斯-怀斯,“当时的一个好主意:安全马达屏幕”《每日电讯报》(英国),2001年12月1日。可在线访问:《每日电讯报》.

  • [11]

    ^霍华德·马西森和弗雷德里克·史克鲁,《乙烯基酯树脂及其制备方法》, 美国专利 1,725,362(备案日期:1927年8月15日;发布日期:1929年8月20日)。.

  • [12]

    ^厄尔·菲克斯,“安全玻璃” 美国专利 2,045,130(备案日期:1936年2月25日;发布日期:1936年6月23日).

  • [13]

    ^弗雷德·阿夫塔利翁,国际化学工业的历史第二版。(宾夕法尼亚州费城:化学遗产基金会,2001年),p.153..

  • [14]

    ^艾伦·欧文,风险与技术控制:英美道路交通安全公共政策(英国曼彻斯特:曼彻斯特大学出版社,1985年),p.197..

  • [15]

    ^The Autocar. May 12, 1939. p. 53. Missing or empty |title= (help).

  • [16]

    ^普利司通公司DE4308885(B4) (甲基)丙烯酸酯或烃类树脂热固性薄膜夹层玻璃,含有EVA和有机过氧化物,具有高冲击强度、抗渗透和透明性.

  • [17]

    ^高品质热固性EVA、EVALAYER 、带有热固性EVA薄膜的夹层玻璃,具有高冲击强度、抗穿透性和高透明度.

  • [18]

    ^拜耳公司,us 2006135728 ·热塑性聚氨酯(TPU),对玻璃具有良好的粘合性“.

  • [19]

    ^"Cutting of laminated glass". Health and Safety Executive / Local Authorities Enforcement Liaison Committee. August 2000. Archived from the original on 24 November 2007. Retrieved 24 October 2013..

  • [20]

    ^"Repair of Laminated Auto Glass Standard 02.13.2007 (Second Draft of Proposed Standard)" (PDF). Retrieved 12 September 2011..

  • [21]

    ^层压汽车挡风玻璃回收,存档于2008-10-31,检索于2014-07-23.

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