一种高安全性机动车玻璃及其生产方法技术

本发明专利技术公开了一种高安全性机动车玻璃及其生产方法：采用激光诱导等离子体技术在玻璃板面上和/或内部蚀刻出微米至毫米数量级有微小空隙的微结构，制备得到微结构改性的玻璃板；将n片玻璃板与(n

【技术实现步骤摘要】
一种高安全性机动车玻璃及其生产方法


[0001]本专利技术属于特种玻璃
，具体涉及一种高安全性机动车玻璃及其生产方法。

技术介绍

[0002]机动车玻璃提供良好行驶视野的同时必须兼备安全性，在即将实施的强制性标准GB 9656
‑
2021《机动车玻璃安全技术规范》中，对机动车玻璃的强度安全性能和破坏安全性能有明确的规定，涉及人头模型冲击性、抗穿透性、抗冲击性和碎片状态。抗冲击性要求玻璃能承受227g钢球从2
‑
9m高度自由落下的击中后的粘结力，抗穿透性要求玻璃承受2260g钢球从4m高度自由落下后5s内钢球不应穿透玻璃，而人头模型冲击试验则要求10Kg的人头模型从1.5m
‑
3.0m高度冲击玻璃的内侧，要求玻璃必须被破坏，且HIC值(头部伤害指数,head injury criteria)必须小于1000。这些性能(抗冲击性、抗穿透性、碎片状态和HIC)都要同时达标，而不是某一单项性能的满足，其实它们是相互联系的，有矛盾的一面，好的抗冲击性、抗穿透性意味着能抵御外来硬物更具破坏性的冲击，但是大概率也存在HIC值也增大，意味着增加了对驶乘和行人颅脑伤害的危险。
[0003]机动车对驶乘和行人颅脑伤害的危险性日益明显，很多汽车的窗玻璃面积占接近车身表面积的1/3，行人与汽车发生正面碰撞，其中风挡玻璃遭受人头冲击的概率为23.7％，绝大部分重度伤害(>80％)为头部受到猛烈冲击后造成的颅脑损伤，导致行人和乘员的死亡。在已有人头模型从内测冲击玻璃的试验，将增加人头模型从外侧冲击的试验，又称为行人保护检测项目。HIC将成为评估机动车玻璃安全性能的重要指标。如何在提高机动车玻璃抗冲击强度、抗穿透性能的同时平衡对人的伤害程度(有低的人头模型冲击HIC值)，一直都是机动车用玻璃的安全技术难题。
[0004]还有，目前的机动车风挡玻璃受到外来硬物冲击或意外炸裂时，形成以冲击点为波源、沿冲击方向的自由应力波，迅速向四周扩散，波前端产生巨大应力，并从玻璃板后表面反射回来，使玻璃板面上产生放射状裂纹和环状裂纹，形成密集的裂纹和碎片，甚至失透，能见度大大下降，严重妨碍驾驶员对路况环境的观察。
[0005]利用激光作用于玻璃能在玻璃上雕出预定形状白色或彩色的图案，即微雕玻璃。所产生的白色或彩色的图案都是由微裂纹构成的微小空隙或斑点，微裂纹对光的折射和散射使图案呈现白色或彩色。由于激光微雕是利用激光的高能量加工玻璃，需要激光的能量密度大于玻璃的破坏临界值，又称阀值，从而局部因吸收过多热量导致热应力过大造成材料结构的损伤，加工区会崩裂、炸裂。

技术实现思路

[0006]针对目前存在的技术问题，本专利技术利用激光诱导等离子体对玻璃板表面进行微结构改性，将目前平滑的玻璃板表面改变为具有微泡、通孔和/或凹坑、沟槽的表面，用这种玻璃板制备机动车用夹胶安全玻璃。当这种具有微泡、通孔和/或凹坑、沟槽改性后的玻璃板
受到硬物冲击时，冲击波受到玻璃板上设置的微泡、通孔和/或凹坑、沟槽的干扰，初始裂纹扩散轨迹发生偏离，破裂形态改变被并被限制向其它区域进一步扩展，即碎裂路径得到有效控制，破裂区域被控制和减小，被冲击后仍然能保持良好能见度；另一方面，冲击应力在微泡、通孔和/或凹坑、沟槽处集中，它们成为优先破裂的区域，使HIC值大大降低。同时，凹凸的玻璃表面增加与夹层高分子粘结层的粘结力，避免碎片脱落，减少对人的伤害；双凸面的高分子粘结层增加对冲击能量的吸收，提高机动车玻璃抗冲击强度和安全性。
[0007]本专利技术采用的技术方案是：
[0008]一种高安全性机动车玻璃的生产方法，所述方法包括以下步骤：
[0009](1)采用激光诱导等离子体技术在玻璃板面上和/或内部蚀刻出微米至毫米数量级有微小空隙的微结构，制备得到微结构改性的玻璃板；所述微结构为微泡、通孔、凹坑、沟槽中的一种或多种，多个微结构在玻璃板上按照预定设计的图案，分布在所述玻璃板面上和/或内部的全部或者部分区域；
[0010](2)将n片玻璃板与(n
‑
1)片热熔型高分子粘结层，交替层叠，任意相邻两片玻璃板之间都设置一层热熔型高分子粘结层，所述n片玻璃板中至少有一片为所述微结构改性的玻璃板，且具有微结构的平面侧与热熔型高分子粘结层相接触；n为2以上的整数；然后将夹层结构进行热压层合，将热熔型高分子粘结层通过热压层合加工固定于玻璃板平面上，使所述微结构改性的玻璃板上的微结构空隙被所述热熔型高分子粘结层充满，制得所述高安全性机动车玻璃。
[0011]所述玻璃板的厚度优选为0.2
‑
2mm；所述热熔型高分子粘结层的厚度为0.25～2mm，优选为0.35
‑
1mm。
[0012]进一步，所述步骤(2)中，经过热压层合后，与微结构改性的玻璃板接触的热熔型高分子粘结层也具有凹凸结构，与玻璃板上的微结构如通孔和/或凹坑相对应，形成多个凸起部。当热熔型高分子粘结层的内外两面都接触微结构改性的玻璃板时，则热熔型高分子粘结层形成两面都有多个凸起部的结构。
[0013]所述步骤(1)中，所述激光诱导等离子体技术是采用由单纵膜Nd:YAG，调Q激光器，He
‑
Ne准直光源，分光光楔，100mm聚焦凸镜和样品平台组成的激光诱导等离子体装置，装置示意图见图3。激光束经1.4mm的光阑选膜、扩束、聚焦入射到玻璃板内部，在XYZ三个方向移动样品平台。激光基模单脉冲能量不小于1.7mJ，激光光斑为不大于40μm，焦点光能密度为不小于420J/cm2。激光诱导等离子体装置可直接市购获得。
[0014]所述激光诱导等离子体加工是先以较低能量的脉冲激光热加工法对玻璃加工点表面作预热处理，产生高强度电场。随着玻璃中的原子吸收了脉冲激光能量，诱导多光子吸收、多光子离子化等非线性反应，原子从稳定的价带跃迁至高能级的导带，并与周围的原子发生弹性碰撞，一部分会从玻璃表面飞溅出来，在短时间内以光子的形式退散，出现激光等离子体闪光现象，周围更多的原子获得能量，从而发生雪崩电离，形成激光诱导高温等离子体及激波空气在光斑区域释放，并持续诱导产生激光等离子体。通过诱导等离子体出光，被通过出光熔融、烧蚀玻璃表面，形成壁面光滑的通孔凹坑和/或沟槽的刻蚀玻璃。在XYZ三个方向移动样品平台调整玻璃的加工面的位置，使激光束的焦点(焦平面)始终处在热熔前表面，即被加工面逐层烧蚀甚至击穿形成微通孔，实现空间高度选择性的微结构改性。
[0015]激光等离子体的膨胀范围是有限的，熔融损伤区域很小，范围控制在微米量级，所
以激波和裂纹都不会无限地增长，同时，玻璃被等离子化吸收大部分能量，能有效防止玻璃在加工过程中因吸收过多热量导致热应力碎裂崩裂、炸裂现象，就没有单纯激光脉冲热加工所产生的裂纹和白点斑点。
[0016]本专利技术可通过预设定的计算机程序控制激光在某处的能量密度和该点光斑的大小。使激光束光斑在X，Y，Z三维方向上进行扫描，水平方向扫描移动激光光斑，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高安全性机动车玻璃的生产方法，其特征在于所述方法包括以下步骤：(1)采用激光诱导等离子体技术在玻璃板面上和/或内部蚀刻出微米至毫米数量级有微小空隙的微结构，制备得到微结构改性的玻璃板；所述微结构为微泡、通孔、凹坑、沟槽中的一种或多种，多个微结构在玻璃板上按照预定设计的图案，分布在所述玻璃板面上和/或内部的全部或者部分区域；(2)将n片玻璃板与(n
‑
1)片热熔型高分子粘结层，交替层叠，任意相邻两片玻璃板之间都设置一层热熔型高分子粘结层，所述n片玻璃板中至少有一片为所述微结构改性的玻璃板，且具有微结构的平面侧与热熔型高分子粘结层相接触；n为2以上的整数；然后将夹层结构进行热压层合，将热熔型高分子粘结层通过热压层合加工固定于玻璃板平面上，使所述微结构改性的玻璃板上的微结构空隙被所述热熔型高分子粘结层充满，制得所述高安全性机动车玻璃。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，经过热压层合后，与微结构改性的玻璃板接触的热熔型高分子粘结层也具有凹凸结构，与玻璃板上的微结构如通孔和/或凹坑相对应，形成多个凸起部；当热熔型高分子粘结层的内外两面都接触微结构改性的玻璃板时，则热熔型高分子粘结层形成两面都有多个凸起部的结构。3.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述玻璃板为硅酸盐玻璃板、硼硅酸盐玻璃板、钢化玻璃板、透明微晶玻璃板、透明陶瓷中的一种或几种。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于所述步骤(2)中，所述n片玻璃板中全部都是微结构改性的玻璃板。5.如权利要求1所述的方法...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵国祥，程俊华，
申请(专利权)人：杭州乾智坤达新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：