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TW201604001A - 用於建築設計及其他應用的可撓玻璃積層結構 - Google Patents

用於建築設計及其他應用的可撓玻璃積層結構 Download PDF

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TW201604001A
TW201604001A TW104118143A TW104118143A TW201604001A TW 201604001 A TW201604001 A TW 201604001A TW 104118143 A TW104118143 A TW 104118143A TW 104118143 A TW104118143 A TW 104118143A TW 201604001 A TW201604001 A TW 201604001A
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TW
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layer
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glass laminate
control layer
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TW104118143A
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English (en)
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葛派拉克許南卡希克
普萊斯麥克威廉
史密斯羅伯特李三世
湯瑪士溫莎派普斯三世
韋伯詹姆斯恩尼斯特
Original Assignee
康寧公司
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Publication date
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Abstract

可撓玻璃積層結構包括厚度不超過0.3毫米的可撓玻璃基板。該可撓玻璃積層結構包括可撓玻璃層，該可撓玻璃層包含該可撓玻璃基板。性質控制層藉由黏著劑層與該可撓玻璃層疊在一起。該可撓玻璃積層的中立軸位於該可撓玻璃層之外，且該可撓玻璃層處於壓縮彎曲組態中。

Description

用於建築設計及其他應用的可撓玻璃積層結構 【相關申請案之交插引用】
此申請案主張享有2014年6月6號申請之美國專利臨時申請案第62/008833號的優先權，且該案內容以引用方式全文併入本案。
本發明關於可撓玻璃積層結構，更明確言之，是有關用於建築設計及其他應用的可撓玻璃積層結構。
玻璃經常被視為是在建築設計媒材上的表現良好的表面。示範用途包括牆壁裝飾、窗戶、門，等等。光滑表面的美感結合玻璃表面在耐刮、抗化學品、耐熱方面固有的耐久性及氣密性可提供獨特的屬性集。然而，因傳統玻璃存在一些問題，導致玻璃作為建築設計媒材的市佔率可能相對較低。建築用的典型玻璃產品及含玻璃產品既重又不可撓。所以需要適合用於建築設計且可輕易操作(例如，搬運)及安裝的玻璃積層結構。
本發明概念包括提供可能玻璃積層結構，該結構保留了想要的玻璃屬性(例如，適合用在建築設計上的光滑表面、在耐刮、抗化學品和耐熱方面的耐久性及氣密性)且易於包裝、搬運及安裝。應用用途包括藝術訂製招牌、用於大廳及公共區域的裝飾性建築表面及溝通工具(例如，可大幅降低成本之牆面尺寸可撓性紀錄板)。
根據第一態樣，可撓玻璃積層結構包括： 可撓玻璃層，該可撓玻璃層包括可撓玻璃基板，且該可撓玻璃基板具有不超過0.3毫米(mm)的厚度；及性質控制層，該性質控制層藉由黏著劑層而與該可撓玻璃層疊在一起；其中該性質控制層具有介於約0.03牛頓立方公尺/公斤(Nm3/kg)至約0.4Nm3/kg間的一有效剛性與單位面積重量之比值；及其中該可撓玻璃積層結構的中立軸(neutral axis)位在該可撓玻璃層之外，且該可撓玻璃層處於壓縮彎曲組態中(compressive bend configuration)。
根據第二態樣來提供該第一態樣的結構，其中可撓玻璃基板具有不小於約100MPa的玻璃邊緣強度。
根據第三態樣來提供該第一態樣或第二態樣的結構，其中該性質控制層包括一或更多個剛性控制層。
根據第四態樣來提供該第一態樣至第三態樣中之任一態樣的結構，其中該性質控制層包括一或更多個剛性控制層，該一或更多個剛性控制層中之至少一層包括一材料且該材料具有落在約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之範圍外的有效剛性與單位面積重量之比值，及該性質控制層包括一材料且該材料具有介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg範圍內的有效剛性與單位面積重量之比值。
根據第五態樣來提供該第一態樣至第四態樣中之任一態樣的結構，該結構在第一方向上的剛性大於該結構在第二方向上的剛性，且該第二方向不同於該第一方向。
根據第六態樣來提供該第一態樣至第五態樣中之任一態樣的 結構，該結構進一步包括一膜層，該膜層位在該黏著劑層處，該膜層上包括裝飾圖案且能透過該可撓玻璃層看見該裝飾圖案。
根據第七態樣來提供該第一態樣至第五態樣中之任一態樣的結構，該結構進一步包括位在該可撓玻璃基板之表面上的裝飾圖案。
根據第八態樣來提供該第一態樣至第七態樣中之任一態樣的結構，其中該性質控制層包括聚合物層，且該聚合物層含有磁化鐵。
根據第九態樣來提供該第一態樣至第八態樣中之任一態樣的結構，其中該可撓玻璃積層的中立軸位在該黏著劑層中，且該可撓玻璃積層結構捲起而達到至多約30英吋的內直徑。
根據第十態樣提供一種形成可撓玻璃積層結構的方法，該方法包括以下步驟：利用黏著劑層使可撓玻璃層與性質控制層疊在一起，該可撓玻璃層具有不超過0.3毫米的厚度；及將裝飾圖案定位在該可撓玻璃層與該性質控制層之間，而得以透過該可撓玻璃層看見該裝飾圖案；其中該可撓玻璃積層結構的中立軸位在該可撓玻璃層之外，且該可撓玻璃層處於壓縮彎曲組態中。
根據第11態樣來提供該第10態樣的方法，該方法進一步包括：彎曲該可撓玻璃積層結構，使得該可撓玻璃層面向彎曲的中心，且該可撓玻璃積層結構的中立軸位在該可撓玻璃基板之外。
根據第12態樣來提供該第10態樣或第11態樣的方法，其中該可撓玻璃積層結構的中立軸位在該黏著劑層內，且該可撓玻璃積層結構捲起而達到至多約30英吋的內直徑。
根據第13態樣來提供該第10態樣至第12態樣中之任一態樣的方法，該方法包括為該性質控制層提供一或更多個剛性控制層。
根據第14態樣來提供該第10態樣至第13態樣中之任一態樣的方法，該方法包括為該性質控制層提供不只一個剛性控制層，該不只一個剛性控制層中之至少一層包括一材料且該材料的有效剛性與單位面積重量之比值落在約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之範圍外，及該性質控制層包括一材料且該材料的有效剛性與單位面積重量之比值在介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg的範圍內。
根據第15態樣來提供該第10態樣至第14態樣中之任一態樣的方法，其中定位該裝飾圖案的步驟包括：將膜層上含有該裝飾圖案的膜層定位於該黏著劑層處，且位在該性質控制層與該可撓玻璃層之間。
根據第16態樣來提供該第10態樣至第14態樣中之任一態樣的方法，其中定位該裝飾圖案的步驟包括：在該可撓玻璃基板的表面上提供該裝飾圖案。
根據第17態樣來提供該第10態樣至第16態樣中之任一態樣的方法，該方法包括：為該性質控制層提供聚合物層，且該聚合物層包含磁化鐵。
根據第18態樣提供一種可撓玻璃積層結構卷，該卷包括：厚度不超過0.3毫米的可撓玻璃層，及藉由黏著劑層使性質控制層與該可撓玻璃層疊在一起；該可撓玻璃積層結構繞著該卷的中心捲起而達到至多約30英吋的內直 徑；該可撓玻璃層位在該可撓玻璃積層結構面向內部的一側上，使得該可撓玻璃積層結構的中立軸落在該可撓玻璃層之外。
根據第19態樣來提供該第18態樣的卷，其中該性質控制層包括一或更多個剛性控制層。
根據第20態樣來提供該第18態樣或第19態樣的卷，其中該性質控制層包括不只一個剛性控制層，該不只一個剛性控制層其中至少一層包括一材料且該材料具有落在約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之範圍外的有效剛性與單位面積重量之比值，及該性質控制層包括一材料且該材料具有介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg範圍內的有效剛性與單位面積重量之比值。
根據第21態樣來提供該第18態樣至第20態樣中之任一態樣的卷，該卷進一步包括一膜層，該膜層位在該黏著劑層處，其中該膜層上包括裝飾圖案且透過該可撓玻璃層可看見該裝飾圖案。
根據第22態樣來提供該第18態樣至第20態樣中之任一態樣的卷，該卷進一步包括位在該可撓玻璃基板之表面上的裝飾塗層。
根據第23態樣來提供該第18態樣至第22態樣中之任一態樣的卷，其中該性質控制層包括聚合物層，且該聚合物層具有磁化鐵。
根據第24態樣來提供該第18態樣至第23態樣中之任一態樣的卷，其中該可撓玻璃積層結構的中立軸位在該黏著劑層中。
根據第25態樣來提供該第18態樣至第24態樣中之任一態樣的卷，其中該可撓玻璃層具有不小於約100MPa的玻璃邊緣強度。
在以下實施方式中，將舉出附加的特徵及優點，所屬技術領域中熟悉該項技藝者根據以下說明內容將可輕易理解部分的附加特徵及優點，或者所屬技術領域中熟悉該項技藝者可藉由如內文描述及附圖中所示範及如 後附請求項中所界定般地實施本發明來認識部分的附加特徵及優點。應瞭解，以上整體概述及以下詳細說明兩者皆僅作為本發明的示範範例，意在提供本發明的概觀或架構，藉以理解所請發明的本質及特性。
所含附圖為本發明原理提供進一步瞭解，且該等附圖併入此說 明書中且構成說明書的一部分。該等圖式圖示一或更多個實施例且配合本案說明內容以示範方式一同用來說明本發明的原理及操作。應瞭解到，可採任意組合或所有的組合方式來使用此說明書及圖式中所揭示的本發明各種特徵。
C‧‧‧中心軸
NA‧‧‧中立軸
S‧‧‧剛性
T‧‧‧厚度
10‧‧‧可撓玻璃積層結構
12‧‧‧可撓玻璃層
14‧‧‧可撓玻璃基板
16‧‧‧性質控制層
18‧‧‧材料
20‧‧‧黏著劑層
22‧‧‧黏著劑材料
24‧‧‧表面
26‧‧‧表面
30‧‧‧條狀圖案
32‧‧‧外表面
34‧‧‧厚度
40‧‧‧剛性控制層
42‧‧‧剛性控制層
44‧‧‧剛性控制層
46‧‧‧黏著劑層
48‧‧‧黏著劑層
50‧‧‧黏著劑層
52‧‧‧膜層
54‧‧‧膜層
56‧‧‧黏著劑層
60‧‧‧可撓玻璃積層結構
62‧‧‧可撓玻璃層
63‧‧‧曲線
64‧‧‧可撓玻璃基板/可撓玻璃帶
65‧‧‧箭頭
66‧‧‧性質控制層
67‧‧‧箭頭
68‧‧‧黏著劑層
70‧‧‧卷
72‧‧‧內側
78‧‧‧剛性上限值
80‧‧‧剛性下限值
88‧‧‧表面/界面
90‧‧‧上限
92‧‧‧下限
94‧‧‧表面
100‧‧‧可撓玻璃積層結構
102‧‧‧牆壁
104‧‧‧牆壁
106‧‧‧轉角
110‧‧‧區域
112‧‧‧區域
114‧‧‧區域
120‧‧‧捲軸組件
122‧‧‧把手
第1圖為可撓玻璃積層結構實施例的側剖面圖；第2圖為具有裝飾圖案之可撓玻璃積層結構實施例的透視圖；第3圖是可與第1圖之可撓玻璃積層結構一起使用的性質控制實施例之概要側視圖；第4圖是處於壓縮彎曲組態中之可撓玻璃積層結構實施例的概要側視圖；第5圖示出針對可撓玻璃積層結構，以積層剛性與可撓玻璃層之厚度作圖而得的圖解曲線；第6圖是針對多種材料以基板有效剛性與基板單位面積重量作圖而得的曲線圖；第7圖示出為減小或消除在捲起之可撓玻璃積層結構中之可撓玻璃層內的拉伸應力，所需要的性質控制之彈性模數值的說明圖；及第8圖圖示可撓玻璃積層結構用於建築設計中的實施例。
為了解說但不作為限制之用，以下詳細說明中舉出多個揭示具 體細節的示例性實施例以供徹底瞭解本發明的各種原理。然而，所屬技術領域中受益於本發明的通常技藝者將明白，在其他實施例中可不依照文中所揭示的具體細節來實施本發明。再者，可能省略習知裝置、方法及材料的描述，以免模糊本發明各種原理的說明。最後，盡量使用相同的元件符號來表示相同元件。
範圍在此表示為從「約」一特定值及/或至「約」另一特定值。 當陳述此種範圍時，另一實施例包括從一特定值及/或至另一特定值。同樣地，當使用先行詞「約」來表達數值為近似值時，可理解該特定數值形成另一個實施例。可進一步理解到，每個範圍的末端值在與另一末端值有關及與另一末端值無關的情況下皆是有意義的。
文中使用的方向性用語(例如，上、下、右、左、前、後、頂 部、底部)僅是參照所繪的圖式而言且並非暗指絕對方向。
除非另有特別載明，否則不應將文中所舉出的任何方法解釋為 必須特定順序來進行該方法的步驟。因此，當方法請求項未確實陳述其步驟應遵循的順序，或在請求項或說明內容中未具體陳述該等步驟只限於特定順序時，不應在各方面上推斷順序。此原則同樣適用於任何可能用來解釋的非表述性基礎(non-express basis)，包括：有關步驟安排或操作流程的邏輯；衍生自文法組織或標點符號的明白含義；說明書中所描述的實施例數量或種類。
如用於本文中時，除非內文另有明確規定，否則單數用語 「一」、「一個」及「該」包含複數之意。因此，例如當提及「一構件」時，除非內文另有明確規定，否則包括具有兩個或更多個此種構件的態樣。
在單軸撓曲期間，初始為原始平面狀態的可撓玻璃基板可沿著 各種不同彎曲軸平均地彎曲(假設該可撓玻璃基板是無定形材料且該基板的性 質為各向同性(isotropic))。在雙軸撓曲期間，當可撓玻璃基板同時沿著不同軸彎曲時，該可撓玻璃基板頻繁地遭遇到較高應力。在衝擊、掉落或操作事件中，該可撓玻璃基板可能發生無法預期的雙軸撓曲而可能導致損害該可撓玻璃基板。對於某些應用而言，若該可撓玻璃基板能優先以單一可預期的單軸彎曲狀態來進行彎曲，同時保有以供安裝(例如，安裝在角落附近)及包裝(例如，以卷狀)的靈活性，將會是很有利的。可形成一種可撓玻璃積層結構，該可撓玻璃積層結構允許可撓玻璃層在合理程度壓縮下進行單軸彎曲，但限制會使可撓玻璃層受到拉伸的單軸彎曲及雙軸彎曲。
此外，低彈性模數的積層結構可能使該可撓玻璃積層結構難以 應用於各種建築結構，例如牆壁或其他垂直方向的支撐表面。若該可撓玻璃積層結構太過易撓，該可撓玻璃積層結構在安裝製程期間將容易彎曲而可能打破或損傷該可撓玻璃層。若該可撓玻璃積層結構太過剛硬，可能難以捲起該積層結構並放入合理尺寸的運送容器內。高剛性亦可能限制了該可撓玻璃積層結構可應用的建築結構之曲率。為了減少在可撓玻璃積層結構捲在捲軸上且使該可撓玻璃層位在內側表面上(即，面向該捲軸中心)時該可撓玻璃積層結構受損的可能性，可使中立軸位在該可撓玻璃層之外(即，使中立軸位在該黏著劑層中)。當用於本文中時，「中立軸」是指當彎曲時，位在該可撓玻璃積層結構之剖面中的一軸且沿著該軸上的軸向應力或應變不會變化。此種做法可減少或消除存在於該可撓玻璃層中的拉伸應力，而該拉伸應力可能導致玻璃破裂。有鑒於此，該可撓玻璃積層結構係定位成面向卷的中心，且不可朝向與玻璃側相反的方向彎曲或以玻璃在外側的方式捲起，那樣會因中立軸的位置而在該玻璃內產生放大之拉伸應力。
文中所述的實施例大體上關於可撓玻璃積層結構，該可撓玻璃 積層結構保留了想要的玻璃屬性(例如，適合用在建築設計上的光滑表面、在 耐刮、抗化學品和耐熱方面的耐久性及氣密性)且易於包裝、搬運及安裝。該可撓玻璃積層結構可具有足夠的可撓度，使得該可撓玻璃積層結構可捲在具有預定尺寸(例如，介於約7英吋至約30英吋之間)之外直徑的捲軸上又不會造成該可撓玻璃積層結構的可撓玻璃層破裂，同時當捲起時亦可使該可撓玻璃層中的拉伸應力減至最小，並可在降低該可撓玻璃層破裂風險的情況下輕易解開捲繞。
該可撓玻璃積層結構可具有剛性對重量的比值，該比值允許具 有足夠的可撓度以將該可撓玻璃積層結構捲成適中的大小但具有足夠的剛性以使該可撓玻璃層的破裂機率減至最低且便於搬運。相較於其他方向而言，該可撓玻璃積層結構可在與該積層所捲繞之軸(捲繞軸)成平行的方向上具有較大剛性，且由於該可撓玻璃層的位置及該可撓玻璃積層結構的組成，使得當該可撓玻璃積層結構捲成各種直徑時，該可撓玻璃層中可能不具有拉伸應力，而可降低在捲起時的玻璃破裂風險。該可撓玻璃積層結構的示例性應用用途包括藝術性訂製招牌、用於大廳及公共區域的裝飾性建築表面及溝通工具(例如，成本大幅降低且牆壁大小般的可撓性紀錄板)。
參閱第1圖，第1圖示出示例性可撓玻璃積層結構10的側視圖。 可撓玻璃積層結構10包含由可撓玻璃基板14所形成的可撓玻璃層12及性質控制層16，且性質控制層16與可撓玻璃層12疊在一起。性質控制層16是由與該可撓玻璃層12不同的材料18所形成，該材料18可例如金屬(例如，鋁、銅或不鏽鋼)、塑膠(例如，乙烯類材料)、玻璃(例如，玻璃纖維)、陶瓷、複合物(例如，聚合物基質中含有磁化鐵)或由多種材料的組合物。在某些實施例中，性質控制層16為非玻璃基板層。在不同實施例中，該性質控制層可包括實質固態的板(例如，箔或膜)、網(例如，編織網或不織網)或其他合適的結構。
可使用聚合物材料來形成性質控制層16，該聚合物材料可例如 以下材料中之任一種或更多種材料：聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、聚萘二甲酸乙二酯(PEN)、乙烯-四氟乙烯共聚物(ETFE)或熱聚合物聚烯烴(TPOTM-由聚乙烯、聚丙烯、聚丙烯嵌段式共聚物(BCPP)或橡膠所形成的聚合物/填充物之混合物)、聚酯系聚合物、聚碳酸酯系聚合物、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinylbuterate)、聚氯乙烯、聚乙烯及具有取代基的(substituted)聚乙烯系聚合物、聚羥基丁酸酯系聚合物(polyhydroxybutyrates)、聚丁酸羥乙烯酯系聚合物(polyhydroxyvinylbutyrates)、聚醚醯亞胺系聚合物、聚醯胺系聚合物、聚萘二甲酸乙二酯(polyethylenenaphalate)、聚醯亞胺系聚合物、聚醚系聚合物、聚碸系聚合物、聚乙烯基乙炔系聚合物(polyvinylacetylenes)、透明的熱塑性塑膠、透明的聚丁二烯、聚氰基丙烯酸酯系聚合物(polycyanoacrylates)、纖維素系聚合物、聚丙烯酸酯系聚合物(polyacrylates)及聚甲基丙烯酸酯系聚合物(polymethacrylates)聚乙烯醇(polyvinylalcohol)、聚硫化物(polysulphides)、聚乙烯醇縮丁醛(polyvinyl butyral)、聚甲基丙烯酸甲酯及聚矽氧烷系聚合物(polysiloxanes)。亦可能使用可沈積/塗覆的聚合物做為預聚合物或預化合物且隨後進行轉化，例如環氧樹脂、聚胺酯系聚合物(polyurethanes)、酚-甲醛樹脂及三聚氰胺-甲醛樹脂。該等聚合物層可為透明以用於某些應用，但該等聚合物用於其他應用時不一定要是透明的。以下將更詳細描述用於各種性質控制層16的材料選擇。
黏著劑層20可由黏著劑材料22所形成，可在可撓玻璃層12與性 質控制層16各自寬廣的表面24及表面26之間的界面處使用黏著劑材料22以將該可撓玻璃層12與性質控制層16疊合。黏著劑材料22可為非黏著劑中間層、黏著劑、由黏著劑所形成的片或膜、液體黏著劑、粉末黏著劑、感壓性黏著劑、紫外光固化型黏著劑、熱固化型黏著劑或其他類似的黏著劑或上述黏著 劑的組合物。黏著劑材料22可在疊合期間幫助可撓玻璃14貼附於性質控制層16。低溫黏著劑材料的一些實例包括利用UV固化的Norland 68、Flexcon V29TT、3M的OCA 8211、8212、8146及8172型(在室溫下施加壓力而接合)、3M的4905、OptiClear®黏著劑、聚矽氧化合物、丙烯酸系化合物、光學透明黏著劑、封裝材料、聚胺酯、聚丁酸乙烯酯化合物、乙烯/醋酸乙烯酯共聚物(ethylenevinylacetates)、離子聚合物(ionomer)及木膠(wood glue)。亦可使用一般的圖形黏著劑，例如Graphicmount及Facemount(可購自例如位在美國佛羅里達州沙拉索塔的LexJet公司)。較高溫黏著劑材料的一些實例包括杜邦公司(DuPont)的SentryGlas、杜邦公司的PV 5411、日本世界公司的FAS材料及聚乙烯醇縮丁醛樹脂(polyvinyl butyral resin)。黏著劑層20可能薄且具有小於或等於約1000微米的厚度，包括小於或等於約500微米、小於或等於約250微米、小於或等於約50微米、小於或等於約40微米、小於或等於約25微米或介於約0.1毫米至約5毫米之間。該黏著劑亦可含有其他功能要素，例如顏色、裝飾、耐熱或抗UV、AR過濾，等等。該黏著劑材料22在固化後可為光學透明或可能為不透明。在黏著劑材料22為黏著劑片或黏著劑膜的實施例中，可如第2圖所示般，該黏著劑材料22可具有裝飾性的圖案或設計且透過該可撓玻璃的厚度可看見該裝飾性的圖案或設計。
在第2圖中，可撓玻璃積層結構10包含由黏著劑材料22之膜或 片所形成的黏著劑層20。在某些實施例中，黏著劑材料22具有條狀圖案30，並可從該可撓玻璃層12的外表面32看見該條狀圖案30。在某些實施例中，該性質控制層可提供裝飾圖案及/或可在該可撓玻璃基板14的任一表面上提供該裝飾圖案。在某些實施例中，可在複數個層(層12、層16及/或層20)上提供裝飾圖案，或可利用單獨的非黏著劑層(例如具有裝飾的膜)來提供裝飾圖案。在疊合期間或疊合後，該可撓玻璃積層結構中可能夾帶一些空氣氣泡，但直徑 等於或小於100微米的空氣氣泡可能不會影響該已疊合之玻璃結構的耐衝擊性。使用真空疊合系統或在疊合期間對該結構的表面施加壓力可減少空氣氣泡的形成。在其他實施例中，不使用黏著劑便可疊合該可撓玻璃層12。
可撓玻璃基板14可具有約0.3毫米或更薄的厚度34，包括但不 限於例如約0.01毫米至0.05毫米、約0.05毫米至0.1毫米、約0.1毫米至0.15毫米、約0.15毫米至0.3毫米、約0.100毫米至0.200毫米、0.3毫米、0.275毫米、0.25毫米、0.225毫米、0.2毫米、0.19毫米、0.18毫米、0.17毫米、0.16毫米、0.15毫米、0.14毫米、0.13毫米、0.12毫米、0.11毫米、0.10毫米、0.09毫米、0.08毫米、0.07毫米、0.06毫米、0.05毫米、0.04毫米、0.03毫米、0.02或0.01毫米的厚度。該可撓玻璃基板14可由玻璃、玻璃陶瓷、陶瓷材料或上上述材料之複合物所形成。可形成高品質可撓玻璃基板的熔融製程(例如，下拉式製程)可用於各種裝置中，且其中一種應用便是平面顯示器。相較於利用其他方法所製成的玻璃基板，熔融製程中所製成之玻璃基板的表面具有優越的平坦度和光滑度。在美國專利第3,338,696號及第3,682,609號中描述有該熔融製程。其他合適的玻璃基板形成方法包括浮式製程、上拉法及流孔下引法(slot draw method)。此外，使用化學成分而使玻璃在表面上含有超過0至0.047微克/平方公分的銀(Ag)離子濃度，可使該可撓玻璃基板14亦包含抗菌性質，在美國專利申請案公開號第2012/0034435A1號中有進一步說明。可撓玻璃14亦可塗有由銀組成的釉料或摻有銀離子的釉料以獲得期望的抗菌性質，在美國專利申請案公開號第2011/0081542A1號中有進一步說明。此外，可撓玻璃14可具有50%之SiO2、25%之CaO及25%之Na2O的莫耳組成以達到期望的抗菌效果。
一旦形成該可撓玻璃基板14，可使用各種設備及製程使該可撓 玻璃基板14與該性質控制層16疊合。某些實例包括板對板的疊合，在疊合時可例如使用該黏著劑材料22利用壓力及/或熱使該可撓玻璃基板14與性質控制 層16結合在一起。在另一實例中，可使用卷對板或卷對卷的疊合法，在該方法中，同樣利用壓力使來自供應卷的連續帶狀可撓玻璃基板14與性質控制層16(該性質控制層16可為來自供應卷的連續基板或複數個獨立基板)結合在一起。雖然可在形成該可撓玻璃積層結構時便可是最終的期望尺寸，但也可能在形成該可撓玻璃積層結構之後需要對該可撓玻璃積層結構進行某種塑形(例如切割)。在此等情況下，該可撓玻璃積層結構可能被稱為預塑可撓玻璃積層結構，因此該預塑可撓玻璃積層結構將在現場(例如在安裝地點處)進行最終處理以處理成期望尺寸。
參閱第3圖，性質控制層16可包括複數個剛性控制層40、剛性 控制層42及剛性控制層44。在圖示的實施例中示出三個剛性控制層40、剛性控制層42及剛性控制層44，然而，可使用少於三個剛性控制層(例如，1個或2個)或多於三個剛性控制層(例如，4個或更多個，例如5個或更多個、例如10個或更多個)。黏著劑層46位於剛性控制層40與剛性控制層42之間，且黏著劑層48位於剛性控制層42與剛性控制層44之間，以使該等剛性控制層40、剛性控制層42及剛性控制層44結合在一起而形成堆疊。可使用另一黏著劑層50使膜層52(例如裝飾膜)與剛性控制層40結合。可利用黏著劑層56使另一膜層54與剛性控制層44結合。即使有一或更多個個別剛性控制層所含材料的剛性對單位面積重量之比值超出期望範圍，該複數個剛性控制層也能使該性質控制層具有適當的有效剛性單位面積重量之比值。膜層52及膜層54可例如為塑膠，例如厚度介於約6微米至約105微米之間且彈性模數介於約0.7MPa至約7MPa之間的PET。該膜可置於黏著劑層50及黏著劑層56內以形成膠帶或乙烯系樹脂(vinyl)，該膠帶或乙烯系樹脂可提供白色表面(例如作為白板表面)或印有裝飾圖案(print decorated)的表面。
參閱第4圖，捲起來的可撓玻璃積層結構60之局部概要圖包括 由可撓玻璃基板64所形成的可撓玻璃層62及如上述般利用黏著劑層68而與該可撓玻璃層62疊合的性質控制層66。C點代表該卷70的中心軸，該卷70包含了該可撓玻璃積層結構60的複數個層。可看到，該可撓玻璃積層結構60繞著C點彎曲而將拉伸應力及壓縮應力引入該可撓玻璃積層結構60中。可撓玻璃基板64位在該可撓玻璃積層結構60的內側72且面向C點。以使該性質控制層66在可撓玻璃層62的外側而彎曲的此種方式來彎曲該可撓玻璃積層結構60在本文中對於該可撓玻璃層62而言稱為「壓縮彎曲組態」。以下將進一步詳細說明，可選擇該等材料、該等材料相應的彈性模數及厚度以做到：(i)在剛性與可撓度之間提供期望的平衡以便於操作及安裝該可撓玻璃積層結構，及(ii)當捲起時，藉著將可撓玻璃積層結構60的中立軸NA定位在可撓玻璃層62之外(例如定位在黏著劑層68中)來減小或消除該可撓玻璃層62內的拉伸應力。換言之，當捲起時，可撓玻璃積層結構60的中立軸NA可位在可撓玻璃層62的外側，使得該可撓玻璃帶64僅會受壓縮狀態卻可有利地消除存在的拉伸應力。
可理解該可撓玻璃層62的厚度可影響可撓玻璃積層結構60的 可撓度。第5圖示出以積層剛性對該可撓玻璃層62之厚度作圖而得的圖解曲線。曲線63表示當可撓玻璃層62的厚度T改變時，中立軸NA的偏移情形。如此實例中所見，當可撓玻璃層62的厚度(T)增加時(以箭頭65表示之)，可撓玻璃積層結構60的剛性(S)達到剛性上限值78。若可撓玻璃積層結構60太過剛硬，可能難以捲起可撓玻璃積層結構60以例如將該可撓玻璃積層結構60放置在合理尺寸的運送容器內。可撓玻璃積層結構60的高剛性亦可能限制該可撓玻璃積層結構60在建築結構之角落及彎曲處的順應性(conformity)。當可撓玻璃層62的厚度減少時(以箭頭67表示之)，可撓玻璃積層結構60的剛性達到剛性下限值80。若該可撓玻璃積層結構太過易撓，可撓玻璃積層結構60在安裝製 程期間將容易彎曲而難以操作該可撓玻璃積層結構60，可能導致損傷該可撓玻璃層。
不希望受限於理論，認為可選擇該性質控制層66的剛性且從而選擇該整體可撓玻璃積層結構60的剛性來控制該可撓玻璃積層結構60的剛性及可撓度兩者而使操作及安裝作業最佳化，同時藉著選擇使該中立軸NA的位置落在該可撓玻璃層62之外，來減小或消除當捲起來時在該可撓玻璃層62內部的拉伸應力。可利用下式計算各種基板的有效剛性(S’)：剛性(k)=E×I其中E為彈性模數，及I為懸樑(cantilever beam)的慣性力矩且式子如下： 其中b為該懸樑的寬度，及h為該懸樑的高度。經正規化為： 其中S’為有效剛性。第6圖示出各種基板材料之有效剛性值對單位面積重量作圖。
該可撓玻璃積層結構可提供足夠的可撓度以允許捲起該可撓玻璃積層結構而達預定直徑，使得該可撓玻璃積層結構卷可適合通過一般的住宅大門及/或商用大門，且還要足夠剛硬以供安裝及搬運。例如，合適的性質控制材料之有效剛性/單位面積重量的比值可介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之間。該可撓玻璃積層結構亦可平放在牆壁上或無皺摺地放置於圓形曲面(rounded surface)上。主要可利用用來形成該可撓玻璃積層結構的各層之厚度及彈性模數來控制該可撓玻璃積層結構的剛性。可就這方面來選擇可接受的材料、層厚度、彈性模數、玻璃邊緣強度及黏著劑屬性。對於該可撓玻璃層而言，可使用不超過約250微米的厚度(例如介於約50微米至250微米之 間)且具有介於約50GPa至約100GPa之間的彈性模數。在某些實施例中，可能期望保有至少約100MPa(例如至少約200MPa)的玻璃邊緣強度以供進行可靠地搬運和安裝又不會損傷該可撓玻璃層。就黏著劑層而言，厚度可至少部分取決於不同層中所使用的材料及彈性模數而定。可使用介於約10微米至約500微米之間的黏著劑層厚度且具有約7kPa至約2760kPa的彈性模數。合適的黏著劑材料包括丙烯酸系材料(acrylics)及聚矽氧材料(silicones)且可為感壓性黏著劑及液體黏著劑。亦可使用黏著劑轉移膠帶，該黏著劑轉移膠帶可具有例如厚度介於約0.5密耳(mil)至約1密耳之間的塑膠膜且在該塑膠膜(例如，PET膜)的各側上具有約12微米至約38微米的黏著劑。就任何膜層而言，可使用介於約6微米至約102微米之間的膜厚度且具有介於約0.7MPa至約7MPa之間的彈性模數。例如，放置在該黏著劑層內的PET膜可提供白色表面或裝飾表面且可透過該可撓玻璃層看見該裝飾表面。
如上述，該可撓玻璃層可能超薄且可具有不超過約300微米的 厚度，例如約250微米或更薄、例如約100微米或更薄、例如約50微米或更薄，以為該可撓玻璃積層結構60提供足夠的可撓度。在可撓玻璃積層結構60如第4圖所示般捲起的情況下，可藉由至少部分根據其本身固有的可撓度或彈性模數值來選擇含有剛性控制層的性質控制層66，以減小或甚至是消除該可撓玻璃層62中因捲起造成該積層結構彎曲所產生的拉伸應力。
性質控制層中的剛性控制層可用於將該中立軸NA定位在可撓 玻璃層與黏著劑層之間的界面處或定位在該界面附近(見第4圖的界面88)。將中立軸NA定位在可撓玻璃層與黏著劑層之間的界面處或在該界面附近可提高該可撓玻璃積層結構的可撓度(相較於將該中立軸NA定位在該性質控制層中)，同時避免該可撓玻璃層中產生拉伸應力。因此，在某些實施例中，中立軸NA位在該黏著劑層中。介於第6圖之上限90與下限92之間的區域示出示例 性的剛性及單位面積重量可用來將中立軸NA定位在該可撓玻璃層之外，將中立軸NA定位在該可撓玻璃層之外可允許該可撓玻璃積層結構捲起來且同時消除該可撓玻璃層內的拉伸應力。參閱下表，例如，PolyMag®(600微米厚)將需要接近約16GPa的彈性模數以將該中立軸NA定位在該黏著劑層與該可撓玻璃層之間的界面處，而不是表中所示約0.01GPa的彈性模數值。因此，可使用一或更多個附加的剛性控制層。
就由(i)可撓玻璃層、(ii)剛性控制層及(iii)黏著劑層所組成的三 層式積層而言，可依據以下方程式來決定剛性控制層之彈性模數(Ep)以用來減小該捲起之可撓玻璃層中的拉伸應力： 其中該積層應力因子(F)定義為： 其中，δ=EA/EG
α=tA/tG
β=tP/tG
γ=EP/EG
EA=黏著劑層的彈性模數
EG=玻璃層的彈性模數
tA=黏著劑厚度
tP=剛性層厚度
tG=玻璃層厚度
依據該方程式，F必須等於零以定位該積層的中立軸NA以將該 積層的中立軸NA定位在該玻璃/黏著劑的界面處，使得施加在該玻璃上的應力(σmax)為零，依據該方程式： 其中R為該積層的曲率半徑。在F等於零的基礎上，當該積層呈凹形彎曲時(見第4圖)，僅有壓縮應力施加於該玻璃，且依據該方程式，施加於表面88的最大壓縮應力為： 改變F值，使其值介於零至-1之間將導致施加在表面94處(第4圖)的壓縮應力升高。當F等於-1時，在表面94處的壓縮應力等於施加在處於凹形狀態下之裸玻璃上的壓縮應力，即是：
第7圖示出為減小或消除在第4圖所示捲起之可撓玻璃積層結 構中之可撓玻璃層內的拉伸應力，所需要的性質控制層(或剛性控制層)之彈性模數值的說明圖，其中α是黏著劑/玻璃的厚度比，及β是性質控制層/玻璃的厚度比。可看出，當該黏著劑/玻璃的厚度比增加，用來減小該可撓玻璃層中之拉伸應力所需要的性質控制層之彈性模數值會減小。反之，當該黏著劑/玻璃的厚度比減小，用來減小該可撓玻璃層中之拉伸應力所需要的性質控制層之彈性模數值會增加。同樣地，當該性質控制層/玻璃的厚度比增加，用來減小該可撓玻璃層中之拉伸應力所需要的性質控制層之彈性模數值會減小。當該性質控制層/玻璃的厚度比減小，用來減小該可撓玻璃層中之拉伸應力所需要的性質控制層之彈性模數值會增加。就所示的此實例而言，該可撓玻璃層的彈性模數可約為73.6GPa，及該黏著劑層的彈性模數可約為20MPa。
該性質控制層或剛性控制層可經選擇而不只是使可撓度與剛 性之間達到的期望平衡，還可提供其他特性，例如能夠將磁石黏附於該可撓玻璃積層結構。剛性控制層的材料選擇可為整體可撓玻璃積層結構提供最終厚度與重量且亦可提供美感及其他屬性。例如，薄碳鋼片(例如，約760微米厚)可提供相對輕量的基板且磁石可黏附於其上。另一個實例是，含有磁化鐵顆粒的橡膠片可提供相對重的基板且具有高可撓性及使磁石或其他材料黏附於可撓玻璃積層結構的能力或使可撓玻璃積層結構黏附於另一結構(例如，磁性牆面或磁性板)的能力。在又另一實例中，碳纖層可在所欲的方向上提供較大剛性且同時很薄。在某些實例中，可使用性質控制層在所欲方向上達到較大剛性，該性質控制層包括具有定向纖維的纖維複合層(例如，包含嵌入聚合物中的玻璃纖維)或帶有溝紋或帶有凹槽的層(例如，包含一或更多個可彎曲基板，可彎曲基板可購自位在美國喬治亞州布藍茲維的Kerfkore公司旗下的Kerfkore、Timberflex、Flexboard、FlexGreen、econoKORE或Foamkore商標產品)。這麼做時，該可撓玻璃積層結構在一方向上可更具撓性且相較於從另一方向捲起而言，在該方向上允許捲成較小的半徑。在一方向上的剛性大於在另一方向上的剛性有助於該可撓玻璃積層結構的搬運與安裝。
，用來達成除了剛性控制以外之特殊效果的性質控制層實例是 PolyMag®(可購自於美國賓州伊利的Eriez Magnetics公司)，其在可撓塑膠樹脂或橡膠材料中嵌入磁性顆粒可用於作為性質控制。PolyMag®材料往往可撓且重，並可使用附加的剛性控制層。該等剛性控制層可能具有足夠可撓度而使該可撓玻璃積層結構可捲起而達到至多約30英吋或更小的內直徑，例如介於約7英吋至30英吋之間的內直徑。就可撓玻璃厚度為200微米、玻璃彈性模數為73.6GPa、黏著劑厚度為50微米及黏著劑彈性模數為20MPa的性質而言，以 下表中示出可能適合作為一或更多個剛性控制層或用來做為裝飾或其他性質的各種性質控制材料。
表：示範性質控制
(F=基層應力因子；tG=玻璃厚度)
參閱第8圖，圖中示出用於建築設計的示例性可撓玻璃積層結構100。在此實施例中，可使該可撓玻璃積層結構100形成長度大於高度的連續緞帶狀，該積層結構100的長度可例如約10英呎或更長，例如20英呎或更長，例如約25英呎或更長，且高度可例如介於約1英呎至約5英呎，例如約3英呎。如圖可見，可沿著牆壁102及牆壁104施用該可撓玻璃積層結構100，且牆壁102及牆壁104配置成彼此在轉角106處互呈垂直。可撓玻璃積層結構100可使該轉角106連續地圓化，例如以約12英吋的彎曲半徑來圓化該轉角106。
可撓玻璃積層結構100可包括各種區域110、區域112及區域114，每個區域提供一或更多種不同用途。例如，區域110可具有裝飾圖案(例如，利用裝飾膜形成裝飾圖案)，可透過該可撓玻璃層看見該裝飾圖案以提供美感。區域112可提供書寫區域，可在該書寫區域中使用白板筆(dry erase marker)或其他適當書寫器具以在該可撓玻璃表面上進行可拭除的書寫。區域 114可以是透明的，以供觀看電視或其他裝置。在某些實施例中，可形成貫穿該可撓玻璃積層結構的開口以用於容納電子裝置，例如，用具、電視、電腦螢幕，等等。
可例如使用捲軸組件120將可撓玻璃積層結構100可靠地安裝 於牆壁102及牆壁104。可撓玻璃積層結構100的可撓度及應力管理配置允許該可撓玻璃積層結構100捲繞在該捲軸組件120上(例如，半徑最小為14英吋且最大為24英吋)，且當欲用於建築表面時可解開捲繞的可撓玻璃積層結構100。該積層結構100相對輕的重量允許無需使用升降裝置便可操作和安裝該可撓玻璃積層結構100。可提供把手122(例如，折疊式把手)以供安裝之用。安裝該可撓玻璃積層結構100期間，可沿著牆壁放置引導軌道以幫助引導該捲軸組件120。
需強調的是，上述的本發明實施例，尤其是任何「較佳」實施 例，僅作為可行的實施範例且僅供清楚瞭解本發明各種原理之用。在實質上不偏離本發明精神及各種原理的情況下，當可對上述本發明實施例做出諸多變化及修飾。所有此等修飾及變化皆納入本案中且落入本案揭示內容及後附請求項的範圍內。
C‧‧‧中心軸
NA‧‧‧中立軸
60‧‧‧可撓玻璃積層結構
62‧‧‧可撓玻璃層
64‧‧‧可撓玻璃基板/可撓玻璃帶
66‧‧‧性質控制層
68‧‧‧黏著劑層
70‧‧‧卷
72‧‧‧內側
88‧‧‧表面/界面

Claims (25)

  1. 一種可撓玻璃積層結構，包括：一可撓玻璃層，該可撓玻璃層包括一可撓玻璃基板，且該可撓玻璃基板具有不超過0.3毫米的一厚度；及一性質控制層，該性質控制層藉由一黏著劑層與該可撓玻璃層疊在一起；其中該性質控制層具有介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg間的一有效剛性與單位面積重量之比值；及其中該可撓玻璃積層結構的一中立軸位在該可撓玻璃層之外，且該可撓玻璃層處於一壓縮彎曲組態中。
  2. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構，其中該可撓玻璃基板具有不小於約100MPa的一玻璃邊緣強度。
  3. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構，其中該性質控制層包括一或更多個剛性控制層。
  4. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構，其中該性質控制層包括一或更多個剛性控制層，該一或更多個剛性控制層中之至少一者包括一材料且該材料具有落在約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之範圍外的一有效剛性與單位面積重量之比值，及該性質控制層包括一材料且該材料具有介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg範圍內的一有效剛性與單位面積重量之比值。
  5. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構，其中該可撓玻璃積層結構在一第一方向上的剛性大於該可撓玻璃積層結構在一第二方向上的剛性，其中該第二方向不同於該第一方向。
  6. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構進一步包括一膜層，該膜層位在該黏著劑層處，該膜層上包括一裝飾圖案且能透過該可撓玻璃層看見該裝飾圖案。
  7. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構進一步包括位在該可撓玻璃基板之一表面上的一裝飾圖案。
  8. 如請求項1所述之可撓玻璃積層結構，其中該性質控制層包括一聚合物層，該聚合物層含有一磁化鐵。
  9. 如請求項1至8中任一項所述之可撓玻璃積層結構，其中該可撓玻璃積層的該中立軸位在該黏著劑層中，且該可撓玻璃積層結構捲起而達到至多約30英吋的一內直徑。
  10. 一種形成一可撓玻璃積層結構的方法，該方法包括以下步驟：利用一黏著劑層使一可撓玻璃層與一性質控制層疊在一起，該可撓玻璃層具有不超過0.3毫米的一厚度；及使一裝飾圖案定位在該可撓玻璃層與該性質控制層之間，而得以透過該可撓玻璃層看見該裝飾圖案；其中該可撓玻璃積層結構的一中立軸位在該可撓玻璃層之外且該可撓玻璃層處於一壓縮彎曲組態中。
  11. 如請求項10所述之方法，該方法進一步包括以下步驟：彎曲該可撓玻璃積層結構，使得該可撓玻璃基板面向該彎曲的中心，且該可撓玻璃積層結構的該中立軸位在該可撓玻璃基板之外。
  12. 如請求項10所述之方法，其中該可撓玻璃積層結構的該中立軸位在該黏著劑層內，且該可撓玻璃積層結構捲起而達到至多約30英吋的一 內直徑。
  13. 如請求項10所述之方法，該方法包括以下步驟：為該性質控制層提供一或更多個剛性控制層。
  14. 如請求項10所述之方法，該方法包括以下步驟：為該性質控制層提供一或更多個剛性控制層，該一或更多個剛性控制層中之至少一者包括一材料且該材料具有落在約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之範圍外的一有效剛性與單位面積重量之比值，及該性質控制層包括一材料且該材料具有介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg範圍內的一有效剛性與單位面積重量之比值。
  15. 如請求項10所述之方法，其中定位該裝飾圖案的步驟包括以下步驟：將膜層上含有該裝飾圖案的一膜層定位於該黏著劑層處，且位在該性質控制層與該可撓玻璃層之間。
  16. 如請求項10所述之方法，其中定位該裝飾圖案的步驟包括以下步驟：在該可撓玻璃基板的一表面上提供該裝飾圖案。
  17. 如請求項10至16中任一項所述之方法包括以下步驟：為該性質控制層提供一聚合物層，且該聚合物層包含一磁化鐵。
  18. 一種可撓玻璃積層結構卷，該卷包括：一厚度不超過0.3毫米的可撓玻璃層，及一性質控制層藉由一黏著劑層而與該可撓玻璃層疊在一起；該可撓玻璃積層結構繞著該卷的一中心捲起而達到至多約30英吋的一內直徑；該可撓玻璃層位在該可撓玻璃積層結構面向內部的一側上，使得該可 撓玻璃積層結構的一中立軸落在該可撓玻璃層之外。
  19. 如請求項18所述之卷，其中該性質控制層包括一或更多個剛性控制層。
  20. 如請求項18所述之卷，其中該性質控制層包括不只一個剛性控制層，該不只一個剛性控制層中之至少一者包括一材料且該材料具有落在約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg之範圍外的一有效剛性與單位面積重量之比值，及該性質控制層包括一材料且該材料具有介於約0.03Nm3/kg至約0.4Nm3/kg範圍內的一有效剛性與單位面積重量之比值。
  21. 如請求項18所述之卷，進一步包括一膜層，該膜層位在該黏著劑層處，其中該膜層上包括一裝飾圖案且能透過該可撓玻璃層看見該裝飾圖案。
  22. 如請求項18所述之卷，進一步包括位在該可撓玻璃基板之一表面上的一裝飾塗層。
  23. 如請求項18所述之卷，其中該性質控制層包括一聚合物層，該聚合物層具有一磁化鐵。
  24. 如請求項18所述之卷，其中該可撓玻璃積層的該中立軸位在該黏著劑層中。
  25. 如請求項18至24中任一項所述之卷，其中該可撓玻璃層具有不小於約100MPa的一玻璃邊緣強度。
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