CN102092923A - 一种真空玻璃排气口气密封接方法和装置 - Google Patents

一种真空玻璃排气口气密封接方法和装置 Download PDF

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许文才
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一种真空玻璃排气口气密封接方法和装置,将低熔玻璃粉配制成印刷浆料,用丝网印刷方法在厚度为0.2-2mm,直径为4-20mm的圆片或(5-20)×(5-20)mm方形4J26合金片上印刷后,烧结制作用于封接真空玻璃排气孔的封接片,预烧结形成的玻璃烧结层是3-15mm,厚10-40μm左右实心膜或或宽5mm,厚10-40μm环状膜。在一个密闭的真空室,将封边完毕的真空玻璃排气孔的面向下固定在封接工作台上;加热至金属片上低熔玻璃烧结体的封接温度,在排气孔下方有一个带有电热装置的可移动的顶杆;可移动的顶杆将预先烧结有低熔玻璃的金属片加热至低熔玻璃的封接温度顶压在排气孔上保温一定时间后冷却实现排气口气密封接。

Description

一种真空玻璃排气口气密封接方法和装置
所属技术领域
[0001 ] 本发明涉及一种真空玻璃排气口气密封接新方法和装置。真空玻璃面板是指两片 或多片玻璃之间有间隔的相对放置,并在玻璃片与玻璃片之间设置多个微小隔离支撑点阵 列,经过排气密封后,玻璃片与片之间形成真空气密腔体,得到一种隔热、隔音性能优异的 透明材料。用于建筑物和运输工具门窗、冷藏器具观察窗等多个技术领域中。在真空玻璃 的制造过程中,当真空玻璃四周边部封接完成后,需要排除玻璃片与玻璃片之间间隙的空 气并保持真空状态,排气达到真空度后,必须对排气口进行气密封口以保持真空腔体中的 真空度,本发明主要涉及一种制备真空玻璃排气口气密封接新方法和装置。
背景技术
[0002] 目前,公知的技术中涉及真空玻璃的结构基本相似。图1是典型的真空玻璃结构, 图1中A是前基板玻璃;B是后基板玻璃;C是玻璃片与玻璃片之间的隔离支撑点;D表示封 接前基板玻璃A和后基板玻璃B的封接层;F为排气孔。两片玻璃间形成的腔体间隙是真空。
[0003] 公知的技术中涉及玻璃面板之间形成真空腔体的排气口密封技术主要有两种方 法:一种方法如图2所示,在面板的侧面或边角排气孔a部位用低熔玻璃气密连接一个直径 I-IOmm不等的玻璃排气管b,连接到抽真空系统c,经过排气装置使玻璃面板之间腔体的真 空度达到要求后,通过电热或激光使玻璃排气管端头熔融密封。另一种方法如图3所示,在 面板边角排气孔a部位用低熔玻璃气密连接一个直径I-IOmm不等的玻璃排气管b,用一个 带有橡胶密封圈c的不锈钢钟罩型装置d扣在真空玻璃的抽气孔a上,用金属管e连接到 抽真空系统f,经过排气装置使玻璃面板之间腔体的真空度达到要求后,用电加热装置g使 排气管熔化密封。
[0004] 采用这种方法制备的真空面板都使用了玻璃排气管,图4是使用排气管封接完成 后排气口形状示意图。c是排气管熔融后留下的端头。存在以下不足:(1)玻璃排气管熔融 产生的气体使面板的真空度降低;(¾保留在真空玻璃面板外部或端部的排气管密封头除 了影响产品外观外,在使用过程中还容易被碰撞导致破裂损坏使真空失效;C3)排气管越 长,直径越细,排气达到所需要的真空度需要的时间越长,抽气效率比较低;(4)排气管与 面板连接部位应力集中,力学强度低,容易漏气。
发明内容
[0005] 为了克服现有排气管排气密封工艺的缺陷,本发明提出一种真空玻璃制作的新方 法和装置。
[0006] 本发明提出的真空玻璃排气口气密封接的方法包括以下几个主要步骤:
[0007] 1.将玻璃原板按要求的尺寸切割、磨边、清洗。
[0008] 2.用机械钻头或激光打孔机在一片玻璃板上制作直径为l_5mm的排气孔,这片玻 璃称为前基板玻璃,相应地,另一片玻璃称为后基板玻璃。[0009] 3.将前玻璃基板和后玻璃基板面对面叠合,用低熔玻璃完成前后玻璃基板的边部 气密封接。
[0010] 4.密封排气口的封接片制作。用非结晶型低熔玻璃粉和有机溶液配制成一种流 变性适于丝网印刷的浆料。此低熔玻璃粉的封接温度比封接真空玻璃面板边部的低熔封 接玻璃的封接温度低10-80°C,热膨胀系数与前后玻璃基板玻璃的热膨胀系数相近。然后 用丝网印刷方法在厚度为0. 2-2mm厚的4^6合金金属片上印刷形成浆料湿膜,经过干燥、 在350-450°C烧结后印刷后形成的图案见图5和图6。其中,金属片已经先加工成直径为 4-20mm的实心圆相切的薄片,也可以加工成(5_20) X (5_20)mm方形,多余部分已经镂空去 除,便于印刷烧结后分离成单个封接片。图5是印刷烧结后形成直径3-15mm,厚15-40μπι 左右实心低熔玻璃膜层示意图;图中a是金属片,b是烧结后形成的低熔玻璃膜层。图6是 印刷烧结后形成宽度为3-10mm,厚15-40 μ m左右环状低熔玻璃膜层示意图。图中a是4^6 合金片,b是烧结后形成的低熔玻璃膜层。将图5和图6中的合金片切割成单个直径为圆 形或方形的封接片。单个封接片的截面图分别见图7和图8。4^6合金金属片的热膨胀系 数与前后玻璃基板的热膨胀系数相近。
[0011] 5.本发明提出不使用排气管的排气封口方法和实施该无排气管封口的装置。
[0012] 图9是本发明公开的真空玻璃排气口气密封接装置,在密闭的真空室a内,b是连 接真空室和抽气系统c的不锈钢管道,将四周封边完毕的真空玻璃面板d整体固定在位于 真空室内的封接工作台e上,有排气孔f的面向下。在排气孔f下方50-300mm是一个可以 上下移动的顶杆g,顶杆上部的材质可以是中空的石英玻璃或氧化铝陶瓷;在顶杆的上表 面是厚为l_3mm,直径为8-30mm的导热性能良好的合金片h。在该金属片下是电热装置i, 电加热装置可以是热电阻或电热丝或云母加热片或中频或高频电加热装置。用于加热4E6 封接片上经过预烧结的低熔玻璃达到其封接温度。j是封接片,包括4E6合金片和烧结固 定在金属上片上的低熔玻璃。注意排气孔f中心、顶杆g和封接片j的中心对齐。
[0013] 在密闭的真空室a内,利用a中所带的电加热装置将真空玻璃面板和真空室一起 加热,同时抽真空。一种方式是将整个真空室和真空面板加热到封接片j上低熔玻璃的封 接温度,不使用图9中顶杆g内电加热装置i,当达到要求的真空度后,封接片j上的低熔 玻璃达到封接温度,一般为380-450°C,通过机械装置使顶杆g上升压在排气孔f上,在一 定的压力下保持顶住排气孔,0. 5-5分钟后降温,当温度低于250-300°C后,松开顶杆,冷却 至室温。排气封口工艺结束。另一种方式是将整个真空室和真空面板加热到300-35(TC, 该温度低于封接片上低熔玻璃的封接温度,接通图9中顶杆g内电加热装置i,加热位于顶 杆上端的封接片j。当达到要求的真空度后,封接片j上的低熔玻璃达到封接温度,一般为 380-4500C,通过机械装置使顶杆g上升压在排气孔f上,在一定的压力下保持顶住排气孔, 0. 5-5分钟后降温,当温度低于250-30(TC后,松开顶杆,冷却至室温。排气封口工艺结束。 两种方式的不同点是是否使用图9中的电加热装置i。
[0014] 图10是采用图5所示封接片封接后排气孔位置的剖面示意图,图11是采用图6 所示封接片封接后排气孔位置的剖面示意图。图中a是排气孔,b是封口后低熔玻璃,c是 封接片上的金属片。图10形成类似于铆钉式的结构,和有排气管的技术方法相比,提高了 封接强度,降低了漏气几率。另外,图10和图11两种封接后形成的结构克服了有排气管突 出部位容易损坏和外观缺陷。[0015] 6.用高频加热使放置在面板排气孔边沿的消气剂吸气进一步提高真空玻璃面板 内的真空度。
[0016] 7.检测真空玻璃的性能,符合要求后加装塑料或塑钢边框,得到合格的真空玻璃 面板制品。
[0017] 本发明的有益效果是,与公知的真空玻璃制作技术相比,不采用排气管。采用本 发明生产的真空玻璃面板可以克服现有真空玻璃面板制作技术以下不足:(1)玻璃排气管 熔融产生的气体使真空度降低;(¾保留在真空玻璃面板外部的排气管除了影响产品外观 外,在使用过程中还容易破裂损坏使产品失效;C3)排气管越长,直径越细,排气达到所需 要的真空度需要的时间越长,抽气效率比较低;(4)排气管与玻璃基板连接部位容易应力 集中,力学强度低,易损坏漏气。
[0018] 因此,在其它条件相同的前提下,与公知的制作技术制备的真空玻璃面板相比,采 用本发明制作的真空玻璃面板力学性能更好,厚度更薄,真空度更高、排气口更美观。
附图说明
[0019] 图1是典型的真空玻璃结构示意图,图中A是前基板玻璃,B是后基板玻璃,C是玻 璃片与玻璃片之间的隔离支撑点,D表示封接前基板玻璃A和后基板玻璃B的封接层,F为 排气孔。
[0020] 图2是公知的使用排气管密封方法示意图。图中A是前基板玻璃,B是后基板玻 璃,a是位于面板的边角的排气孔,b是用低熔玻璃气密连接一个直径I-IOmm不等的玻璃排 气管,c是抽真空系统。
[0021] 图3是公知的使用排气管和钟罩密封方法示意图。图中A是前基板玻璃,B是后 基板玻璃,a是在面板边角排气孔,b是用低熔玻璃气密连接一个直径I-IOmm不等的玻璃排 气管,c是橡胶密封圈,d是不锈钢钟罩型装置,e是金属管,f是抽真空系统,g是电加热装置。
[0022] 图4是使用排气管封接完成后排气口形状示意图。图中A是前基板玻璃,B是后 基板玻璃,a是排气孔,b是排气管,c是排气管熔融后留下的端头。
[0023] 图5是印刷烧结后形成直径3_15mm,厚10_40 μ m左右实心低熔玻璃膜层示意图; 图中a是金属片(4E6合金片),b是烧结后形成的低熔玻璃膜层,阴影部分。
[0024] 图6是印刷烧结后形成宽度为3-10mm,厚10-40 μ m左右环状低熔玻璃膜层示意 图。图中a是金属片(4E6合金片),b是烧结后形成的低熔玻璃膜层,阴影部分。
[0025] 图7是单个封接片的截面图,图中a是金属片(4E6合金片),b是烧结后形成的 低熔玻璃膜层。
[0026] 图8是单个封接片的截面图,图中a是金属片(4E6合金片),b是烧结后形成的 低熔玻璃膜层。
[0027] 图9是真空排气封口装置示意图。图中a是密闭的真空室,b是连接真空室和抽 气系统的不锈钢管道,c是抽气系统,d是四周封边完毕的真空玻璃面板,e是位于真空室内 的封接工作台,f是排气孔,g是位于排气孔下方的一个可以上下移动的顶杆,h是位于顶杆 的上表面的厚为l_3mm,直径为8-30mm的导热性能良好的金属片,i是位于金属片h下的电 热装置,j是封接片,包括金属G26合金片)和烧结固定在金属片(4E6合金片)上的低熔玻璃。
[0028] 图10是采用图7所示封接片封接后排气孔位置的剖面示意图。图中a是排气孔, b是封口后低熔玻璃,c是封接片上的金属片(4E6合金片)。
[0029] 图11是采用图8所示封接片封接后排气孔位置的剖面示意图。图中a是排气孔, b是封口后低熔玻璃,c是封接片上的金属片(4E6合金片)。
具体实施方式
[0030] 下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。
[0031] 实施例1
[0032] (1)将玻璃原板按要求的尺寸切割、磨边、清洗。玻璃原板可以是普通浮法玻璃、钢 化玻璃、各种镀膜玻璃,自洁玻璃、低辐射玻璃、高可见光透过率玻璃等等。
[0033] (2)用机械钻头或激光打孔机在一块玻璃板上制作直径为2mm的排气孔,这片玻 璃称为前基板玻璃,相应地,另一片玻璃称为后基板玻璃。
[0034] (3)将前玻璃基板和后玻璃基板面对面叠合,用低熔玻璃完成前后玻璃基板的边 部气密封接。
[0035] (4)用非结晶型低熔玻璃粉和有机溶液配制成一种流变性适于丝网印刷的浆料。 此低熔玻璃粉的封接温度比封接真空玻璃面板边部的低熔封接玻璃的封接温度低30°C,热 膨胀系数与玻璃基板的热膨胀系数相近。然后用丝网印刷方法在厚度为1.5mm厚的4E6 合金片上印刷形成浆料湿膜,经过干燥、在370°C烧结后印刷后形成宽度为6mm,厚30 μ m左 右环状低熔玻璃膜层。图6是形成的图案示意图,图中a是金属片,b是烧结后形成的低熔 玻璃膜层。将图6的合金片切割成单个直径为IOX IOmm方形的封接片。单个封接片的截 面图见图8。
[0036] (5)真空排气封口步骤参见图9所示的装置,将四周封边完毕的真空玻璃面板d整 体固定在位于真空室内的封接工作台e上,有排气孔f的面向下。在排气孔f下方IOOmm 是一个可以上下移动的顶杆g,在顶杆的上表面是厚为1. 5mm,直径为20mm的导热性能良好 的金属片h。在该金属片下是电热装置i。在密闭的真空室内,将真空面板和真空室一起加 热抽真空,温度达到320°C。当达到要求的真空度后,接通图9中顶杆g内电加热装置i,加 热位于顶杆上端的的封接片j,封接片j上的低熔玻璃达到封接温度,本实施例390°C,通过 机械装置使顶杆g上升使封接片压在排气孔f上,在一定的压力下保持顶住排气孔,3分钟 后降温,当温度低于250°C后,松开顶杆,冷却至室温。排气封口工艺结束。图11是封接后 排气孔位置的剖面示意图。图中a是排气孔,b是封口后低熔玻璃,c是4E6合金片。
[0037] (6)用高频加热使放置在面板排气孔边沿的消气剂活化吸气,进一步提高真空玻 璃面板内的真空度。
[0038] (7)检测真空玻璃性能,符合要求后加装塑料或塑钢边框。得到合格的真空玻璃面 板制品。
[0039] 实施例2
[0040] (1)将玻璃原板按要求的尺寸切割、磨边、清洗。玻璃原板可以是普通浮法玻璃、钢 化玻璃、各种镀膜玻璃,自洁玻璃、低辐射玻璃、高可见光透过率玻璃等等。
[0041] (2)用机械钻头或激光打孔机在一块玻璃板上制作直径为Imm的排气孔,这片玻 璃称为前基板玻璃,相应地,另一片玻璃称为后基板玻璃。[0042] (3)将前玻璃基板和后玻璃基板面对面叠合,用低熔玻璃完成前后玻璃基板的边 部气密封接。
[0043] (4)用非结晶型低熔玻璃粉和有机溶液配制成一种流变性适于丝网印刷的浆料。 此低熔玻璃粉的封接温度比封接真空玻璃面板边部的低熔封接玻璃的封接温度低30°C,热 膨胀系数略低于面板玻璃的热膨胀系数。然后用丝网印刷方法在厚度为2mm厚的4^6合 金片上印刷形成浆料湿膜,经过干燥、在390°C烧结后印刷后形成直径5mm,厚25 μ m左右实 心低熔玻璃膜层。图5是形成的图案示意图,图中a是金属片,b是烧结后形成的低熔玻璃 膜层。将图5的合金片切割成单个直径为8mm圆形封接片。单个封接片的截面图见图7。
[0044] (5)真空排气封口步骤参见图9所示的装置,将四周封边完毕的真空玻璃面板d整 体固定在位于真空室内的封接工作台e上,有排气孔f的面向下。在排气孔f下方IOOmm是 一个可以上下移动的顶杆g,在顶杆的上表面是厚为1.5mm,直径为20mm的导热性能良好的 金属片h。在密闭的真空室内,将真空面板和真空室一起加热抽真空,温度达到390°C。当 达到要求的真空度后,封接片j上的低熔玻璃达到封接温度,390°C,通过机械装置使顶杆g 上升使封接片j压在排气孔f上,在一定的压力下保持顶住排气孔,5分钟后降温,当温度低 于300°C后,松开顶杆,冷却至室温。排气封口工艺结束。图10是封接后排气孔位置的剖面 示意图。图中a是排气孔,b是封口后低熔玻璃,c是封接片上的金属片。
[0045] (6)用高频加热使放置在面板排气孔边沿的消气剂活化吸气进一步提高真空玻璃 面板内的真空度。
[0046] (7)检测真空玻璃性能,符合要求后加装塑料或塑钢边框。得到合格的真空玻璃面 板制品。
[0047] 应说明的是,以上实施例仅用于本发明的技术方案,本领域技术人员可以理解,对 本发明的技术方案进行各种变动和等效替换,而不背离本发明技术方案的原理和范围,均 应涵盖在本发明权利要求的范围之中。

Claims (5)

1. 一种真空玻璃排气口气密封接方法和装置,一个密闭的真空室,将封边完毕的真空 玻璃排气孔的面向下固定在封接工作台上;在排气孔下方有一个带有电热装置的可移动的 顶杆;将预先烧结有低熔玻璃的金属片加热至低熔玻璃的封接温度顶压在排气孔上保温一 定时间后冷却实现排气口气密封接。
2.根据权利要求1所述的真空玻璃排气口气密封接方法和装置,其特征是:将低熔 玻璃粉配制成印刷浆料,用丝网印刷方法在4E6合金片上印刷后,经过干燥、烧结等工序 制作用于封接真空玻璃面板排气孔的封接片;4E6合金片厚度为0. 2-2mm,直径为4_20mm 的圆片或(5-20) X (5-20)mm方形片;金属片上预烧结形成的玻璃烧结层是3_15mm,厚 10-40 μ m左右实心膜,或宽度为3-10mm,厚10-40 μ m左右的环状膜。
3.根据权利要求1所述的真空玻璃排气口气密封接方法和装置,其特征是:使用的低 熔玻璃粉的封接温度比真空玻璃面板边部封接所使用的低熔玻璃的封接温度低10-80°C。
4.根据权利要求1所述的真空玻璃排气口气密封接方法和装置,其特征是:在密闭的 真空室内,将四周封边完毕的真空玻璃面板整体固定在位于真空室内的封接工作台上,有 排气孔的面向下;在排气孔下方50-300mm是一个可以上下移动的顶杆,在顶杆的上表面是 厚为l_3mm,直径为8-30mm的导热性能良好的合金金属片;在该金属片下是电热装置,电加 热装置是中频或高频或热电阻或电热丝或云母加热片,用于加热4E6合金封接片上经过 预烧结的低熔玻璃达到其封接温度;在该金属片上放置权利要求2中所述的4^6合金封接 片,包括4E6合金片和烧结固定在其上的低熔玻璃。
5.根据权利要求1所述的真空玻璃排气口气密封接方法和装置,其方法特征是:在密 闭的真空室内,将真空玻璃和真空室一起加热抽真空;真空室和真空玻璃整体加热到4E6 合金封接片上低熔玻璃的封接温度,为380-450°C,通过机械装置使顶杆上升压在排气孔 上,在一定的压力下保持顶住排气孔,保持0. 5-5分钟后降温,当温度低于250-300°C后, 松开顶杆,冷却至室温;另一种方式是将真空室和玻璃面板整体加热到低于封接片上低 熔玻璃的封接温度,为200-360°C,然后用顶杆内的电加热装置加热位于顶杆上端的4E6 合金封接片;当达到要求的真空度后,4^6合金封接片上的低熔玻璃达到封接温度,为 380-450°C,通过机械装置使顶杆上升压在排气孔上,在一定的压力下保持顶住排气孔,保 持0. 5-5分钟后降温,当温度低于250-300°C后,松开顶杆,冷却至室温。
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