Остекление с жестким элементом, включенным в напрессованную пластмассовую деталь

Изобретения относятся к области остекления зданий и автомобилей. Остекление 1 содержит элемент остекления 2 с напрессованной пластмассовой деталью 3 и, по меньшей мере, один жесткий элемент 5, 8, включенный или введенный в напрессованную пластмассовую деталь. Жесткий элемент или элементы 5, 8 имеют коэффициент линейного теплового расширения, отличающий не более чем на 10^-6°C^-1 от подобного коэффициента элемента остекления 2. Такое остекление используют для получения электрохромных окон. Технический результат заключается в обеспечении надежности за счет исключения нарушения целостности остекления. 2 н. и 12 з.п. ф-лы,3 ил.

 

Настоящее изобретение относится к области остекления и относится к остеклению, в особенности зданий или автомобилей, или транспортных средств для проведения досуга, снабженному пластмассовой деталью, напрессованной поверх элемента остекления, которая включает или не включает в себя жесткий элемент.

Одним из конкретных примеров остекления этого типа в области наземных механических транспортных средств являются открывающиеся или неподвижные люки на крыше, которые занимают почти всю площадь крыши. Это остекление состоит из элемента остекления, выполненного в частности из закаленного стекла, многослойного стекла или прозрачной пластмассы и снабженного пластмассовым обрамлением, напрессованным на остекленный элемент, которое может включать в себя жесткий элемент для крепления к механизму привода люка на крыше. Для повышения жесткости элемента остекления, который при движении транспортного средства подвергается деформациям, вызванным давлением, связанным со скоростью движения, обычной практикой является снабжение напрессованного обрамления армирующими элементами в виде металлических полос, обычно выполненных из стали.

В обычной практике армирующие полосы включают в пластмассовое обрамление непосредственно в процессе операции напрессовки путем помещения одной или нескольких полос вместе с остекленным элементом в форму с последующей инжекцией пластмассы таким образом, чтобы объединить вкладыш или вкладыши.

При тех температурах, при которых происходит инжекция термопластов, или тепле, выделяющемся в процессе полимеризации двухкомпонентного полиуретана с использованием способа RIM (реакционного инжекционного формования), каковые материалы и способы обычно применяются для этого, данное техническое решение имеет тот недостаток, что ведет к усилению деформации металлических армирующих элементов сначала в нагретом состоянии за счет расширения в форме, и затем, после извлечения из формы, за счет сжатия при охлаждении, каковые деформации способствуют возникновению напряжений и деформаций в элементе остекления, а эти напряжения и деформации могут оказаться неприемлемыми при установке на кузове с механической и/или эстетической точки зрения.

Для компенсации этих деформаций процесс изготовления может сопровождаться операцией восстановления первоначальной формы остекления путем сжатия, однако это ведет к деформации формованного композитного материала, каковая деформация может нарушить сцепление на различных поверхностях раздела и, таким образом, нарушить целостность остекления.

Аналогичная проблема расширения может возникнуть, когда транспортное средство подвергается продолжительному нагреву, в частности при размещении в течение длительного времени на стоянке, полностью освещенной солнцем. Чередование циклов нагрева и охлаждения постепенно приведет к неизбежным изменениям кривизны остекления, которое отходит от контура транспортного средства.

Задачей настоящего изобретения является создание остекления, устраняющего перечисленные недостатки.

Поставленная задача решается за счет того, что в остеклении, состоящем из элемента остекления с, по меньшей мере, одним жестким элементом, который может быть включен или не включен в напрессованную пластмассовую деталь, жесткий элемент или элементы обладают коэффициентом линейного теплового расширения того же порядка, что и величина подобного коэффициента указанного элемента остекления.

Подбор для жестких элементов, являющихся предметом настоящего изобретения, материалов, обладающих коэффициентом линейного теплового расширения того же порядка, что и величина подобного коэффициента элемента остекления, позволяет избежать возникновения различающихся напряжений расширения в агрегате, образуемом элементом остекления, пластмассовым и жестким элементом (элементами). В результате упрощается проектирование и изготовление остекления, поскольку отпадает необходимость в выполнении дополнительной операции фасонирования остекления.

Кроме того, изготовление в целом является более надежным, поскольку конечные размеры остекления ближе к среднему значению в установленном диапазоне допусков, не относящемуся к металлическому элементу.

В контексте настоящего изобретения элементами остекления называются не только стеклянные элементы, состоящие из одного или нескольких листов стекла, скрепленных между собой, по выбору, прослойками клея, но и прозрачные, или полупрозрачные элементы, выполненные из органического материала, в частности из поликарбоната.

В альтернативном варианте изобретения жесткий элемент или элементы не включены в напрессованную пластмассовую деталь, но они могут быть соединены с элементом остекления, возможно с приданием способности скольжения одного элемента относительно другого, посредством любых подходящих средств, таких как клеевое соединение и любая фиксация и крепление путем захвата или защелкивания. В этом отношении можно упомянуть жесткое обрамление, размещенное вокруг элемента остекления при относительно высокой температуре формовки, которое сжимается по мере охлаждения, захватывая периферийную кромку элемента остекления.

Желательно, чтобы жесткий элемент или элементы имели коэффициент линейного теплового расширения, отличающийся от подобного коэффициента элемента остекления не более чем на 10^-6оС^-1.

Согласно одному конкретному варианту реализации изобретения этот коэффициент линейного теплового расширения составляет порядка 8-10×10^-6оС^-1.

Материал, подходящий для производства жестких элементов согласно настоящему изобретению, может быть выбран из числа разнообразных материалов, в частности металлов, керамики или других неорганических материалов, и композиционных материалов.

В первую очередь, из соображений стоимости предпочтительным является производство жестких элементов из композиционных материалов на основе стекла, в частности в форме пластмассы и стекла, например из стекловолокнистых композиционных материалов. Жесткий элемент обладает благоприятными механическими свойствами, когда композиционный материал содержит не меньше 60 объемных % стекла, предпочтительно не меньше 75%, в особенности не меньше 80% и в особенности порядка 90 объемных % стекла. Наибольшие упомянутые значения рекомендуются для тех случаев, когда элемент остекления выполнен из стекла, в то время в тех случаях, когда он выполнен из поликарбоната или равнозначного ему материала, более подходящей является объемная доля, составляющая не меньше 60%, и предпочтительно не меньше 75% по объему.

Стекло является практичным для применения материалом по той причине, что оно не создает проблемы сродства с органическими материалами, которые могут использоваться для формирования напрессованной детали и которые уже выбраны благодаря своей совместимости со стеклом. Например, включение такого жесткого элемента в напрессованную деталь, выполненную из полиуретана, не создает проблем с целостностью композиционного материала.

Благодаря качеству связи между жестким элементом и напрессованной пластмассой готовое остекление обладает механическими характеристиками, совместимыми с аналогичными характеристиками остекления, армированного металлическим элементом, и это справедливо даже в том случае, когда жесткий стеклянный элемент обладает собственными механическими характеристиками, которые хуже, чем у металлического элемента.

Жесткий элемент, являющийся предметом настоящего изобретения, может таким образом обладать таким преимуществом как прочность на изгиб, которая варьируется в зависимости от геометрической формы элемента.

Элемент на основе стекла обладает также таким преимуществом как вес, который уменьшается на 30-50% по сравнению с жестким металлическим элементом. Это может обеспечить получение преимуществ, если напрессованная пластмасса является более дорогостоящей, чем материал, из которого выполнен жесткий элемент, когда увеличение объема жесткого элемента ведет к увеличению соответствующей экономии материала, который должен быть напрессован.

И, наконец, изготовление напрессованного остекления становится легче с жестким элементом на основе стекла, для чего можно допустить контакт части этого элемента со стеклянным элементом в форме, в то время как в случае применения металлического жесткого элемента необходимо принять специальные меры предосторожности для предупреждения любого контакта между стеклом и металлом. Это связано с тем, что контакт между жестким элементом на основе стекла и поверхностью стекла элемента остекления, или покрывающего его лака, при его наличии, в гораздо меньшей степени создает вероятность его повреждения, чем контакт с металлическим жестким элементом.

Согласно таким выгодным особенностям указанный жесткий элемент выполнен из пластикового или стекловолокнистого композиционного материала. Такой композиционный материал может быть получен способом, который известен сам по себе в области производства композиционных материалов, например путем горячей формовки (в частности, путем термокомпрессии) препрегов.

Наиболее предпочтительным является изготовление элементов из продукта, состоящего из смешанных между собой нитей из стекла и органического термопласта, которые под торговой маркой Twintex® поставляет фирма Saint-Gobain. Структура и изготовление этих смешанных между собой нитей описаны, в частности, в документах FR 2516441, FR 2638467 и ЕР 0599695.

Изготовление жестких элементов, являющихся предметом настоящего изобретения, может, в частности, потребовать неплотно смешанных между собой нитей или заготовок в форме полос или переплетений, состоящих из тканых или нетканых смешанных между собой нитей, которые могут, возможно, ассоциироваться с органическим термопластом или термореактивной пластмассой. Плетение нитей и/или их ориентация в одном или нескольких избранных направлениях могут быть выбраны хорошо известным образом для получения нужных механических свойств в заданном направлении.

Что касается органических веществ, которые могут быть использованы для формирования композиционного жесткого элемента, являющегося предметом настоящего изобретения, то в особенности следует упомянуть полиолефины, такие как полиэтилен и полипропилен, и полиэфиры, такие как полиэтилен терефталат и полибутилен терефталат.

Эти же пластмассы могут использоваться в составе из смешанных между собой нитей. При комбинировании продукта из смешанных нитей с пластмассой преимущественно используется материал, относящийся к тому же семейству, что и присутствующий в указанных нитях, и предпочтительно тот же самый материал. Эти пластмассы выбирают по обстановке, исходя из их совместимости с элементом остекления, когда последний сам выполнен из пластмассы: для этого они могут состоять из той же пластмассы или из материала, инертного относительно материала элемента остекления (что является обычно справедливым в случае применения, например, полипропилена).

При уменьшении веса, которое обеспечивает использование жесткого элемента на основе стекла, этот элемент может быть изготовлен с по меньшей мере одной размерностью, скажем толщиной, достаточно большой для того, чтобы допустить применение всех видов крепления различных элементов остекления, в частности посредством простого отверстия без резьбы, в которое может быть введен винт, или путем прессового соединения, крепления путем защелкивания или других средств. Жесткий элемент, который может быть вставлен или не вставлен в напрессованную пластмассу, может быть выполнен из материала типа Twintex® в любой форме (проушина и т.п.), подходящей для крепления или какой-либо иной функции.

Таким образом, изобретение применяется среди всего прочего к внедрению в закрепленное остекление опоры крепления, или опоры запирающего механизма, и к внедрению в подвижное остекление направляющих или опор для направляющих остекления. Изобретение допускает также внедрение электрических проводов или электрических датчиков без опасности возникновения короткого замыкания, которая всегда существует в металлическом опорном элементе.

Изобретение применяется также для добавления армирующих элементов ко всем видам остекления, в особенности к раскрывающемуся остеклению типа открывающихся люков на крышах автомобилей или раскрывающегося заднего окна, выполненному из закаленного стекла или многослойного стекла, или не открывающегося остекления, такого как стеклянные крыши, скрепленные с кузовом транспортного средства, размах которых обычно требует усиления центральной части в особенности. Жесткий элемент или элементы образуют тогда продольную армирующую балку или поперечный армирующий контур возможно в сочетании с напрессованной пластмассой, в которую они внедрены.

Согласно еще одному альтернативному варианту изобретения изобретение применяется в частности к люкам на крышах или открытым задним окнам, выполненным из стекла, являющегося многослойным, или из не закаленного стекла, или, с другой стороны, выполненным из пластмассы и предназначенным для автомобилей или для областей применения, относящихся к зданиям.

Конечно, этот альтернативный вариант применим к подложкам, выполненным из закаленного упрочненного стекла.

Эти различные стеклянные или пластиковые подложки снабжены с одной из своих сторон, или связаны с по меньшей мере одним электрохимическим устройством, в частности с системой с электрическим управлением с варьирующимися оптическими и/или энергетическими характеристиками, причем это электрохимическое устройство, общеизвестное как электрохромное устройство, относится к типу, описанному, например, в WO 00/71777 или в WO 00/57243.

Применение такого остекления или такой подложки обеспечивает получение преимуществ в электрохромных окнах в зданиях, в особенности для наружного остекления или во внутренних перегородках, или же в остекленных дверях и на крышах, или же на локомотивах железнодорожных поездов, на самолетах (боковые окна), или же в автомобилях (крыша, заднее окно и т.п.).

Изобретение может также применяться для внедрения армирующего элемента в напрессованное приспособление, например в спойлер, прикрепленный к заднему окну транспортного средства.

Остекление, оснащенное согласно настоящему изобретению, может столь же легко служить остеклением для зданий, остеклением самодвижущихся или буксируемых наземных транспортных средств, таких как жилые прицепы, а также различных транспортных средств, применяемых для досуга, таких как лодки и т.п.

Добавление жестких элементов, являющихся предметом настоящего изобретения, может с удобством быть выполнено во время операции формовки напрессованной детали, но может также просто быть выполнено путем закрепления на напрессованной детали.

Другие детали и признаки изобретения станут очевидными из последующего детального описания со ссылками на прилагаемые чертежи, на которых:

на фиг.1 показано трехмерное изображение остекления согласно изобретению;

на фиг.2 и 3 показаны изображения в разрезе остекления с фиг.1 по линиям II-II и III-III соответственно.

Следует отметить, что различные элементы изображенных объектов необязательно вычерчены в масштабе.

Остеклением, показанным на фиг.1, является остекленный открывающийся люк на крыше 1, состоящий из элемента остекления 2, выполненного, в частности, из закаленного стекла и снабженного напрессованным обрамлением 3, выполненным из любой подходящей пластмассы, в частности из полиуретана.

Обрамление 3 накладывается на слой 4 матовой глазури по периферии элемента остекления, предназначенной для того, чтобы скрыть от наблюдения снаружи оборудование, связанное с остеклением.

Обрамление 3 в данном случае проходит по всей окружности элемента остекления 2, но при этом следует понимать, что в случае необходимости оно может охватывать только часть его периферии.

Обрамление 3 соприкасается с кромкой элемента остекления и поверхностью элемента остекления, причем эта поверхность обращена внутрь автомобиля. Это позволяет располагать открывающийся люк 1 заподлицо с окружающим кузовом.

В альтернативном варианте обрамление 3 может соприкасаться только с внутренней поверхностью элемента остекления 2 или же располагаться, охватывая кромку элемента остекления 2, соприкасаясь и с внутренней, и с наружной поверхностями элемента остекления 2.

На фиг.2 показано, что обрамление 3 усилено вдоль длинной стороны армирующим элементом 5, который включен в материал 3 обрамления.

Армирующим элементом являются стекловолокно и пластиковый композиционный материал. Он выполнен, с одной стороны, из переплетений 6 нитей Twintex®, которые являются смешанными между собой нитями из стекла и термопласта (в объемном соотношении, равном по меньшей мере 60/40, предпочтительно 75/25 и не более чем 90/10), ткаными и/или неткаными, толщиной от 3 до 20 мм и, с другой стороны, из термопласта 7, идентичного или отличающегося от того, который присутствует в смешанных между собой нитях, и запрессован в контакте с переплетениями 6. Переплетения 6 могут быть подвергнуты горячей формовке до инжекции в форму материала 7.

Соотношение переплетений 6 и пластика 7 устанавливается таким, что объемное содержание стекловолокна в композиционном армирующем элементе 5 составляет от 60 до 90%. Добавление термопласта 7 возможно по желанию; добавляемое количество устанавливается в зависимости от объемов и поперечных сечений, которые требуется получить.

Коэффициент линейного теплового расширения жесткого элемента, являющегося предметом настоящего изобретения, можно регулировать, а механические свойства, аналогичные механическим свойствам металлического жесткого элемента, который тяжелее на 30-50%, при изменяемой геометрической форме жесткого элемента могут быть получены путем приспособления формы, путем регулирования доли смешанных между собой нитей, а среди них доли стекловолокна, или путем взаимного наложения нескольких прядей Twintex® и т.д.

На фиг.3 показано, что другой жесткий элемент 8 включен в обрамление 3 вдоль короткой стороны. Этот элемент 8 служит, с одной стороны, для усиления остекления и, с другой стороны, для присоединения непоказанного механизма привода люка.

Элемент 8 выполнен, аналогично элементу 5, из переплетений 9 смешанных между собой нитей из стекла и термопласта, включенных в термопласт или термореактивный пластик, причем эти материалы идентичны или отличаются от упоминавшихся в отношении элемента 5.

В крыле элемента 8 выполнено отверстие без резьбы 10, предназначенное для крепления механизма привода люка 1.

Жесткие элементы 5, 8 могут быть включены в обрамление 3 во время напрессовки обрамления 3 на элемент остекления 2 путем размещения их в форме вкладыша в форму с последующей инжекцией пластмассы обрамления 3.

Во время этой операции формовки жесткие элементы, вложенные в форму, испытывают при температуре формовки тепловое расширение того же порядка, что и элемент остекления 2, что означает, что при охлаждении не возникает никаких напряжений, связанных с различиями в расширении.

В качестве альтернативы по меньшей мере один из элементов 5, 8 может быть соединен с обрамлением 3 или прикреплен к нему каким-либо другим способом с получением в результате преимущества, заключающегося в исчезновении напряжений, связанных с различиями в расширении и следующих за циклами нагрева и охлаждения, которые испытывает остекление в течение всего срока своей службы.

Изобретение, описанное выше на конкретном примере подвижного остекления автомобиля, никоим образом не ограничивается этим вариантом реализации и охватывает полный набор вариантов в особенности в том, что касается используемых материалов, конфигурации элементов остекления и систем, применяемых для установки остекления.

1. Остекление (1), содержащее элемент остекления (2) с напрессованной пластмассовой деталью (3) и, по меньшей мере, один жесткий элемент (5, 8), включенный или введенный в напрессованную пластмассовую деталь, отличающееся тем, что жесткий элемент или элементы (5, 8) имеют коэффициент линейного теплового расширения, отличающийся не более чем на 10^-6°C^-1 от подобного коэффициента элемента остекления (2).

2. Остекление по п.1, отличающееся тем, что жесткие элементы (5, 8) имеют коэффициент линейного теплового расширения порядка 8-10·10^-6°С^-1.

3. Остекление по п.1 или 2, отличающееся тем, что, по меньшей мере, один жесткий элемент (5, 8) основан на стекле.

4. Остекление по п.3, отличающееся тем, что жесткий элемент содержит по меньшей мере 60 об.% стекла.

5. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что жесткий элемент содержит не более 90 об.% стекла.

6. Остекление по одному из пп.3-5, отличающееся тем, что жесткий элемент (5, 8) является композиционным материалом из пластмассы (7) и стекловолокна (6, 9).

7. Остекление по п.6, отличающееся тем, что композиционный жесткий элемент выполнен из продукта (6, 9), состоящего из смешанных между собой нитей из стекла и органического термопласта.

8. Остекление по п.7, отличающееся тем, что композиционный жесткий элемент выполнен из неплотно смешанных между собой нитей или заготовок в виде полос или переплетений (6, 9), состоящих из тканых или нетканых смешанных между собой нитей.

9. Остекление по п.8, отличающееся тем, что композиционный жесткий элемент выполнен из неплотно смешанных между собой нитей или заготовок, ассоциирующихся с органическим термопластом или термореактивной пластмассой (7).

10. Остекление по одному из пп.7-9, отличающееся тем, что композиционный жесткий элемент содержит пластик (7), выбранный из числа полиолефинов и полиэфиров.

11. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что указанный жесткий элемент (8) служит опорой для крепления различных элементов, в частности, посредством не имеющего резьбы отверстия (10), выполненного в жестком элементе.

12. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что жесткий элемент (5) является армирующим элементом.

13. Остекление по одному из предшествующих пунктов, отличающееся тем, что оно содержит электрохимическое устройство с переменными оптическими и/или энергетическими свойствами.

14. Применение остекления по п.13 для формирования электрохромных окон.