包含由具有所需的最大水蒸气渗透率的聚合物材料制备的外围阶梯状元件的层合玻璃板的制作方法

加热的航空风挡是具有至少三个无机和/或有机玻璃片材（或层片）的层合材料，其最外层可以充当加热（除冰）功能的载体。这些片材两两通过夹层粘合剂层例如聚乙烯醇缩丁醛（pvb）、热塑性聚氨酯（tpu）、乙烯/乙酸乙烯酯（eva）、离聚物等粘合连接。水分可以渗入夹层粘合剂层，特别是外部加热层片和其相邻层片之间，并由于以下不同机制造成故障：

-层离；

-电连接元件的腐蚀、氧化；

-加热层例如掺杂锡的氧化铟（铟锡氧化物-ito）的电解（诱发层的破裂，其可导致层附近产生电弧）；

-夹层脱色、浑浊化；

-通过（例如由多硫化物制备的）粘合剂/密封件的染色(tinting)元件迁移至夹层中所导致的外围着色。

此外因为外部层片并未被用于连接至飞机的系统（维持两个结构层片）自然支撑，所以由于经受飞机压力所引起的玻璃板的形变，而可发生促使层离现象的外部层片的撕裂和/或外围剪切机制。

可以通过不同的策略管理水分渗入：

-在外围应用几毫米的密闭性元件：通常为两-组分的多硫化物或聚氨酯（pu）类型的；

-应用如随后将见到的与层合玻璃板的外围区域一致地粘合连接的阶梯状（或z-形-“z”）金属（不锈钢、铝）外围元件；此z粘合连接至层合玻璃板的玻璃片材，并且可以由例如通过硅酮或等同物制备的气密与水密密封件、和“护条(bead)”（由多硫化物或等同物制备的外部密封件）覆盖，所述“护条”在玻璃板和飞机结构间提供空气动力学连续性，并提供对航空流体（清洁用品、二醇（地面除冰）等）的良好惰性；此外，此护条还可以显著地限制与电弧和火花相关的问题，特别是电弧捕获和表面放电。

密闭性元件的应用表现出许多困难。这是因为，由于在层合期间需要安装无夹层的区域，导致巨大的光学缺陷的风险（保持层合材料的面平行），所以此实施是极其有问题的。此外，用于制造密闭性的产品具有较差的水分阻隔，其使得此解决方案相当无效（特别是与通过注射的施加方法相关的约束）。

相较之下，由不锈钢（或有时为铝）制备的被称为“z”的阶梯状外围阻隔元件的应用已极大地降低了水分的渗入，并因此可以使以上所举的故障模式消除至非常好的程度。

在另一方面，金属z的应用已造成新的问题：

-增加的关于加热系统元件的电绝缘缺陷风险；其指定为了向加热层功能，电缆在玻璃板的外部层片和内部面间的z水平运行；

-z和飞机结构间造成噪音、光和/或电磁干扰的放电、或玻璃板的连接元件（故障）；

-促使令飞行员目眩的表面放电的发生；

-吸引闪电的尖端(point)（z的突出和导电金属的性质）；

-硅酮密封件其末端的退化（weakening）；

-抑制短期运行的用于成型（例如通过冲压）的工装设备成本；

-z-玻璃板形状容差的复杂管理；

-赋予z良好的硬度，并使制造工艺复杂的其几何形状；

-z的金属性质，其导致（如非必要）使用通常由多硫化物制备的“护条”将其覆盖，这导致由于此护条易于被侵蚀而需要维修。

因此发明人已寻求用由聚合物材料制备的z代替金属z，所述聚合物材料可以例如通过热成型的方法成型。已选择了聚合物材料以显示足够的水蒸气渗透性质，从而避免玻璃板的降解。

具体的渗透率p被理解为表示渗透1mm材料的速率。然后流体以g/m²/天.mm表示，并表示材料对水蒸气的固有阻隔性能。

给定材料或（给定厚度的）材料的给定组合的水蒸气阻隔性能是其以g/m²/天表示的渗透率p。

对于具有厚度t的均质材料，存在关系p=p/t。

发明人已能够保证通过外围阶梯状金属元素（“z”）提供对水蒸气的密闭性，同时克服与它们的导电特性和它们的制造工艺相关的问题。有鉴于此，本发明的主题为层合玻璃板，其至少包含构成玻璃板外部面的第一玻璃片材，该第一玻璃片材通过第一夹层粘合剂层连接至第二玻璃片材，其中第一玻璃片材的边缘相对于第二玻璃片材的边缘缩进，第一玻璃片材的自由表面的外围部分、第一玻璃片材的边缘面、第一夹层粘合剂层的边缘面、和第二玻璃片材延伸超出第一玻璃片材的表面部分描述了连续的阶梯状轮廓，其覆盖有插入粘合剂的阶梯状元件，其特征在于所述阶梯状元件由能够含有增强填料的聚合物材料制成，并显示至多等于5、且优选1g/m²/天的水蒸气渗透率。

玻璃在此被理解为表示无机玻璃例如钠钙玻璃、铝硅酸盐玻璃等玻璃、和由透明结构的聚合物材料（常见实例为聚(甲基丙烯酸甲酯)（pmma）和聚碳酸酯（pc））组成的有机玻璃。

实际上，阶梯状金属元件未使得任何水蒸气渗透通过它们的厚度，但存在经由粘合剂（多硫化物）的旁通路径。由于由聚合物材料制备的阶梯状元件具有较大柔韧性，所以其可以降低粘合剂的厚度，并使这些阶梯状元件在水蒸气渗透率的方面与粘合连接的阶梯状金属元件相当。

阶梯状金属元件的所有上述电学问题都得以消除。聚合物材料是良好的电绝缘体。

此外，

-用于加工聚合物材料的方法例如热成型在实质上相比金属冲压的成本更低；

-聚合物材料不经受腐蚀；

-聚合物材料显示出柔韧性，使得阶梯状元件和层合玻璃板的相对形状敏感性在生产中更易于管理，并限制粘合剂连接应力，可造成阶梯状元件在使用中脱离。

所述粘合剂包括例如多硫化物和/或聚氨酯。

阶梯状元件是单一的部件整体，或其任选地是若干部件。

根据本发明的层合玻璃板的优选特性：

-阶梯状元件显示至多等于5gpa的弹性模量；应强调，其不包括通过增强纤维（frp纤维增强聚合物）增强的聚合物（例如环氧化物或不饱和聚酯型的热固性树脂），所述增强是指通过任选地织造的相对长的纤维（例如玻璃或碳纤维）引起的增强；

-所述聚合物材料选自单独或作为它们中的若干的混合物和/或共聚物的聚烯烃（包括聚乙烯（pe）、聚丙烯（pp）、或聚异丁烯（p-ib））、聚氯乙烯及其衍生物（例如聚二氯乙烯（pvdc））、苯乙烯聚合物（例如聚苯乙烯（ps）、丙烯腈/苯乙烯/丁二烯（abs）、苯乙烯/丙烯腈（san））、聚丙烯酸类（包括聚丙烯腈（pan）和聚(甲基丙烯酸甲酯)（pmma））、聚酯（包括聚(对苯二甲酸乙二醇酯)（pet）、和聚(对苯二甲酸丁二醇酯)（pbt））、聚甲醛（pom）、聚酰胺（pa）、氟化聚合物例如聚氯三氟乙烯（pctfe）、聚碳酸酯（pc）、芳族聚砜、包括聚砜（psu）、聚苯醚（ppe）、聚氨酯和聚脲（pu）、环氧化物（ep）；

-阶梯状元件由若干层相同或不同的聚合物材料组成，其可以通过例如共挤出获得；

-所述聚合物材料含有短纤维和/或定向的层状增强填料；这些填料得以促进足够低的水蒸气渗透率；可提及的有短的玻璃或碳纤维；

-阶梯状元件具有至多等于800μm、优选300μm的厚度；

-所述聚合物材料显示至少一种提供如下的表面处理：

更好的水蒸气阻隔性能：通过化学气相沉积cvd沉积的一种或多种致密氧化物，例如sio2或al2o3；

粘合性质；

-所述粘合剂具有至多等于350μm、优选200μm的厚度；

-阶梯状元件覆盖有抵御太阳辐射和流体的气密和水密密封件；此密封件有利地由硅酮或等同物制备；

-阶梯状元件覆盖有护条，所述护条为层合玻璃板提供在玻璃板和支架结构例如飞机结构间的空气动力学连续性，和对处理流体(treatmentfluid)（例如航空流体、清洁用品、脱脂剂、用于地面除冰的二醇等）的良好惰性；此护条可由多硫化物或等同物制备；

-层合玻璃板至少包含通过第二夹层粘合剂层连接至第二玻璃片材的第三玻璃片材；特别是在此构型中阶梯状元件可以延伸超出以上所定义的所述连续阶梯状轮廓，从而覆盖层合玻璃板的整个厚度，包括第二玻璃片材、第二夹层粘合剂层、和第三玻璃片材的边缘面；

-第一玻璃片材由具有0.5至5mm、优选2至4mm的厚度的无机玻璃制备、或由具有0.5至5mm的厚度的聚合物材料例如聚(甲基丙烯酸甲酯)（pmma）制备；

-第二玻璃片材和第三玻璃片材（如果有的话）甚至是后续的片材由具有4至10mm的厚度的无机玻璃制备、或由具有5至30mm、优选至多20mm的厚度的聚合物材料例如聚(甲基丙烯酸甲酯)（pmma）制备；

-所述夹层粘合剂层由聚氨酯（pu）、聚乙烯醇缩丁醛（pvb）、乙烯/乙酸乙烯酯（eva）、或等同物制备，第一夹层粘合剂层具有3至10mm、优选4至8mm的厚度，并且第二夹层粘合剂层和后续层（如果有的话）具有0.5至4mm、优选至多等于2mm的厚度。

本发明另一主题由制造以上所描述的层合玻璃板的方法组成，其特征在于所述阶梯状元件通过热成型、注射、注射成型和rim（反应注射成型）反应、挤出或共挤出、吹塑或压缩/传递（transfer）与其支架结构分别制造。相反地，应指出将直接在层合玻璃板上形成的复合材料阶梯状元件（玻璃纤维增强的树脂）设计成在树脂固化阶段（高压釜或真空袋中的交联）的良好气体排空。这种良好的排空气体能力与良好的水分阻隔性能（孔隙作用）相矛盾。通过本发明的方法以单一或若干部件制造此阶梯状元件。

本发明的另一主题由以上所描述的层合玻璃板作为建筑物的玻璃板或陆地、空中、或水中交通工具的玻璃板或用于公共设施尤其是飞机驾驶舱玻璃板的用途组成。

根据如下实施例、参照附图获得对本发明的更好理解，其中：

[图1]以截面图图解表示本发明的层合玻璃板的第一实施方案；

[图2]以截面图图解表示本发明的层合玻璃板的第二实施方案；

[图3]是根据本发明的层合玻璃板的局部图解视图，支持了与由聚合物材料制备的阶梯状元件（“z”）的水蒸气渗透率相关的具体解释。

在这些实施例中，玻璃片材表示由saint-gobainsully在solidion®注册商标名下售卖的化学回火的铝硅酸盐玻璃片材。

关于图1和2，层合玻璃板包含构成玻璃板外部面的具有3mm厚度的第一玻璃片材1，其通过具有5.3mm厚度的聚乙烯醇缩丁醛（pvb）的第一夹层粘合剂层2粘合连接至具有8mm厚度的第二玻璃片材3。

具有8mm厚度的第三玻璃片材5通过具有2mm厚度的聚乙烯醇缩丁醛（pvb）的第二夹层粘合剂层4粘合连接至第二玻璃片材3。

第一玻璃片材1的边缘相对于第二玻璃片材3的边缘缩进，第一玻璃片材1的自由表面的外围部分、第一玻璃片材1的边缘面、第一夹层粘合剂层2的边缘面、和第二玻璃片材3延伸超出第一玻璃片材1的表面部分描述了连续的阶梯状轮廓，其覆盖有具有355μm厚度的聚对苯二甲酸乙二醇酯制备的阶梯状元件7。

所述连续的阶梯状轮廓覆盖有插入粘合剂6的阶梯状元件7，所述粘合剂6具有100μm厚度，由多硫化物制备。

-在图2中，阶梯状元件7覆盖有由硅酮制备的气密与水密密封件8、和由多硫化物制备的护条9，所述护条9为层合玻璃板提供在玻璃板和支架结构例如飞机结构间的空气动力学连续性，和如已解释过的对处理流体的良好惰性。

关于图1和2，阶梯状元件7可以更多地超出所示，从而覆盖例如层合玻璃板的整个外围边缘，特别地还有第二玻璃片材3、第二夹层粘合剂层4、和第三玻璃片材5的边缘面。

关于图3，关于由pet制备的与层合玻璃板的边缘面粘合连接的阶梯状元件7，应考虑三种水分（水蒸气）流体：

-流经阶梯状元件7和第一玻璃片材1间的具有厚度h1的粘合剂的流体；

-流经阶梯状元件7和第二玻璃片材3间的具有厚度h2的粘合剂的流体；

-流经阶梯状元件7的具有厚度tz的流体；

这三种流体扩散至具有厚度h的第一夹层粘合剂层。

然后可以引入对应于在玻璃板外围精确覆盖夹层厚度的假想材料的等效阻隔(equivalentbarrier)的概念。随后通过如下定义等效阻隔的水蒸气渗透性质：[数学公式1]

对于在各个表下方指定的四种层合玻璃板的结构，在如下表中记录了计算peq所必需的值及其结果。

[表1]

具有金属z的airbusa320(h=6.8mm)的实例。

[表2]

具有由pet制成的z的airbusa320(h=6.8mm)的实例。

[表3]

具有金属z的airbusa350(h=4.8mm)的实例。

[表4]

具有由pet制备的z的airbusa350(h=4.8mm)的实例。

如一方面表1与2和另一方面表3与4的比较显示，通过由pet制备的阶梯状元件7替代阶梯状金属元件7能够给出一方面由0.87降低至0.67g/m²/天、另一方面由0.91降低至0.68g/m²/天的渗透率p。

这是因为可形变的聚合物材料更易于匹配玻璃板的形状，而不受支架的限制。其应用可以将粘合剂的厚度由500μm或1mm降低至100μm，因此可相比金属z（阶梯状元件）7降低渗透率p的值。

正如预期，非金属z消除了所有与金属导电性相关的缺点。

聚合物材料（特别是通过热成型的）相比金属的制造成本更低，尤其是在工装设备方面。