CN102858710B - 具有胶粘边缘密封件的真空隔热玻璃组件 - Google Patents

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Abstract

提供了真空隔热玻璃（VIG）组件、用于VIG组件的边缘密封件和用于形成边缘密封件的方法。VIG组件包括包含有粘性材料的边缘密封件，用来限制渗透到形成在VIG组件的玻璃板之间的真空空间中的速率。边缘密封件构成为使得玻璃板能够在玻璃板受到不同热应变时能够相对于彼此横向运动，并且还构成为使得当在玻璃板之间存在相对横向运动时在至少一部分粘性材料内出现粘性剪切。

Description

具有胶粘边缘密封件的真空隔热玻璃组件
背景技术
透气
因为透气在本发明中起到至关重要的作用，因此在这里给出透气的概念。
在没有持续性或周期性抽气的情况下，装在容器中的任何真空的初始低压都将随着大气透过构成该容器的材料而增大。压力升高的速率将取决于透气速率。因此，真空隔热玻璃（VIG）组件的使用寿命不是无限的，而是可以通过利用永久附接或可临时附接的抽气口进行定期抽气来延长，只要边缘密封件没有失效。
对于透气而言，Roth（1994，第6-7页）规定（引用的参考文献：其它文献）：
气体即使在所存在的开口大小不足以实现正常流的情况下也具有流动穿过固体的可能性。气体浸入、穿过并且离开不具有任何其大小足以使多余一小部分的气体穿过任何一个孔的孔的阻挡物的通道被称为透气。在这些情况下的稳态流量为透气率或简称为透气性。这通常表示为在STP（标准温度和压力）下每秒流过1平方厘米横截面、每毫米壁厚和穿过阻挡物的1托压降的气体立方厘米数...。理想的真空应该一直保持在其与泵分开时所达到的真空（压力）。任何真实的腔室在与抽气系统隔开之后都会出现压力升高。该压力升高是由从外面渗透到腔室中的气体而产生出的...。
还有，对于透气而言，O’Hanlon（2003，第70页）规定（引用的参考文献：其它文献）：
透气为三步骤过程。气体首先吸附在真空容器的外壁上，通过容器本体扩散，并且最后从内壁释放出。透过玻璃、陶瓷和聚合物材料的是分子。这些分子不会在吸附时分裂。氢气会在金属表面上分裂，并且作为原子扩散，这些原子在真空壁上释放之前重新组合。
通常用于VIG组件的陶瓷玻璃对于在10-12至10-13cm3·mm/（cm2·秒·托）范围内的大气具有穿透性。
真空隔热玻璃组件：真空隔热玻璃组件在本领域是已知的。例如，参见美国专利Nos.5,664,395；5,657,607；5,891,536；5,902,652；6,444,281B1；6,291,036；和7,141,130B2，这些文献的内容都在这里被引用作为参考。
真空隔热玻璃（VIG）组件包括两块基本上平行间隔开的玻璃板，并且所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间具有处于小于大气压的压力下的真空。在玻璃板之间看到非侵入式间隔件，用来通过阻挡压缩的大气压来保持真空空间。所有VIG组件所共有的是边缘密封件，用来密封在玻璃板之间的边缘间隙并且通过形成低透气性阻挡件来保持真空。
真空不能进行借助对流和传导进行的热传递。因此，与在其玻璃板之间具有处于大气压下的惰性气体，例如氩气或氪气的惰性气体填充的隔热窗格组件相比，由VIG组件在例如窗户、门和天窗这些用途中的使用而能够导致的能量和相关费用的节约能够提高几十倍。
目前存在一些严重未解决的性能和可靠性问题，这些问题一直阻碍着市售VIG组件的发展，从而阻碍了显著节能，这将导致它们不能替代惰性气体填充的隔热窗格。主要问题在于相对不可延展的玻璃板出现边缘密封件故障和突然脆裂。这些故障是由从热隔离的玻璃板的不同热膨胀和收缩（或者“不同的热应变”）导致的较大应力而引起的。专利档案表明一直在努力通过采用更柔性的边缘密封件设计来解决这个问题。该努力受到在针对更节能建筑物的市场要求方面的资本问题影响。这个要求是由要通过降低温室气体排放来阻碍全球变暖危险的升高的迫切需要而驱动的。
Steven Chu,Secretary,U.S.Department of Energy在CaltechCommencement,June 12,2009中说到：
目前不断认识到，我们应该能够投资建造能耗降低80%的建筑物，这些投资将在15年内自己就能偿还，建筑物在美国消耗了40%的能量，从而节能建筑能够使我们的碳排放降低1/3。
在撰写该申请时，住宅建筑物占美国能耗的22%，商用建筑占18%。在22%的住宅能耗中，42%是住宅加热和冷却的结果。建筑物消耗了国家电力的72%和天然气的55%。建筑物为在美国中的大约40%的CO2排放负责，并且大约为2,300垓克（Tg或百万吨（MMT））CO2等同物（来自美国能源部）。
美国绿色建筑委员会已经制定出国际认可的绿色建筑认证体系，被称为Leadship in Energy and Environmental Design or LEED认证，这促进了节能、节水、降低CO2排放并且改善了室内环境质量。Leed标准促进了更多使用天然光和对室外的可见度。VIG组件使之变为可能而不会与LEED节能和CO2排放降低标准冲突。VIG组件大大降低了声音传播，这改善了生活和工作环境质量。
因为玻璃板和玻璃板之间存在真空，在VIG组件中的玻璃板相互隔热程度远大于在惰性气体组件中的隔热程度。因此，由在具有很大温度极值的气候中的室内和室外温度差引起的在VIG组件的玻璃板之间的不同热应变远大于惰性气体组件。在具有连接两块玻璃板的刚性边缘密封件的VIG组件中，这些热应变差异在组件的边缘处相遇，在那里它们受到兼容性的约束。结果在相对不可延展的玻璃板中以及在边缘密封件和其与玻璃板的粘接部中出现非常大的应力值。
在具有刚性边缘密封件的VIG组件的玻璃板中可以形成的较大应力会变成如此高，从而一块或两块陶瓷玻璃板会突然脆裂失效。这个问题由于陶瓷玻璃对由于刮伤和磨损而导致的强度减小的敏感性而加剧，因为这会促进破裂。如果VIG组件为在建筑物的第94层上的地板至天花板的窗户并且突然脆裂失效，则结果会超过该组件的更换成本并且包括人员伤害或死亡。
虽然陶瓷玻璃具有在VIG构造中作为缺点的许多负面物理性能，但是缺乏具有积极物理性能的材料使之非常难以绕过陶瓷玻璃作为VIG组件的优选透明材料。这些负面的物理性能为脆性、低延展性、低拉伸强度和高弹性模量。积极的特性为非常高的刚度、在连续负载下耐蠕变变形性、硬度，并且非常重要的是陶瓷窗户玻璃，例如碱石灰玻璃具有非常低的透气性。这些积极性能使得陶瓷玻璃是用于VIG组件的优选材料，这些VIG组件受到来自大气压的连续弯曲负载并且必须保持使用真空压力几十年。
如果陶瓷玻璃更易延展并且具有更大的拉伸强度，则影响VIG发展的许多问题将大大减轻。假设目前陶瓷玻璃没有任何合适的替代物，则对于在VIG研制中的发展而言的改进可用方法是改善边缘密封件的设计。许多美国专利申请文献披露了更柔性的边缘密封件设计，它们试图缓解当前许多与VIG性能、组装、可靠性和安全性相关的问题。
在现有技术中所述的大部分VIG组件中，在玻璃板之间的距离需要比在惰性气体填充隔热窗格组件的玻璃板之间的间距小得多，并且通常小于0.08英寸。尽管VIG组件玻璃板的紧密间距加剧了适应所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的不同热应变的问题，但是VIG组件玻璃板的紧密间距是所期望的，因为为了在视觉上不突兀而需要间隔件较小。小间隔件传导的热能更少。VIG组件玻璃板的紧密间距减少了抽真空的时间，这降低了生产成本。间隔件可以或包括嵌入或没有嵌入在玻璃板内的圆盘、圆筒、微尺寸颗粒或甚至是纳米颗粒。
与在VIG组件的玻璃板之间的通常间距相比，在惰性气体组件的玻璃板之间的距离选择为使得由对流和传导引起的热传递最小。该最佳间距在0.625英寸和0.75英寸之间。因为在惰性气体隔热窗户的玻璃窗格之间的间距远大于用于VIG组件的玻璃窗格之间的距离，所以在玻璃板之间的横向位移相同并且密封材料类似的情况下在其边缘密封件中形成的应力小于VIG组件中形成的应力。因此，与VIG组件相比在惰性气体组件的玻璃板之间形成的更小的热应变差可以通过简单的柔性弹性密封件来适应，这不必抵抗在一个大气压下的压缩并且不必几十年保持一个大气压差。
当前用在VIG组件中并且在本领域中已知的刚性焊接用陶瓷玻璃或玻璃粉边缘密封件存在严重的问题。这种密封件由美国专利Nos.5,664,395和5,657,607披露。陶瓷焊接用玻璃边缘密封件的优点是其非常低的透气性和相对于陶瓷玻璃基板的强粘接性。其缺点是脆性和在温度极值较大的气候，例如在北美出现的气候中容易破裂或断裂。在VIG边缘密封件中只要出现非常小的不可见裂纹或裂口就会大大降低组件的使用寿命并且不可能修复。
在形成刚性陶瓷焊接用玻璃边缘密封件的过程中，陶瓷玻璃板必须加热至高于这样的温度，该温度消除了回火并且在玻璃板内引入不期望的应力。这个过程带来的较长加热和冷却时间提高了制造成本。高组装温度需要间隔件由能够承受这些温度的材料制成。这限制了合适间隔件材料的范围，并且排除了导热系数更低或抗蠕变性更高的材料。美国专利Nos.6,701,749；6,558,494；6,541,083；6,641,689；6,635,321；6,478,911；6,365,242和6,336,984披露了降低VIG组件的组装温度并且使得玻璃板能够保持一些但不是全部回火的方法。
刚性边缘密封件能够造成VIG组件的玻璃板鼓出。例如，如果室外更冷，则外玻璃板将收缩，从而造成内外玻璃板向内朝着建筑物内部凸起，从而增大了断裂可能性。鼓起明显扭曲了反射，从而形成了讨厌的不美观的房屋环境。
Nippon Sheet Glass以商标名称Spacia使用陶瓷焊接用玻璃边缘密封件生产商用VIG组件。美国专利Nos.5,664,395和5,902,652也描述了这种VIG组件。由Nippon Sheet Glass针对这些组件公布的使用信息验证了上述许多问题。这些使用信息部分说到（Nippon 2003（引用的参考文献：其它出版物））：
使用和维护注意事项
1.在将嵌丝玻璃型用于非普通窗户的用途中时，请在使用之前联系我们以避免由于热破坏导致的麻烦。
2.不要在SPACIA上粘贴薄膜和纸张。它会引起热破坏。轻微的支柱错位和意外遗漏即使在找到它们的情况下在产品性能方面也是可忽略的问题。
3.要求SPACIA在这样的温度条件下使用，其中在室内和室外之间的温差优选小于35℃。
4.不要用金属或陶瓷硬质尖锐物相接触SPACIA。深刮痕有时会导致玻璃破裂。
5.反射影像的一些变形在室内和室外温差很大的情况下由于工艺原因以及意外玻璃翘曲而是不可避免的，这是基于其较高的隔热性能。
如果采用柔性密封件，则可以减少与刚性密封件相关的问题。但是，与固定刚性密封件相比，对于适应或传递运动的密封件而言更难以实现较低的透气性和泄漏速率。这个困难是由于各种原因而存在的，这些原因包括如下原因：柔性材料其透气性通常高于刚性材料，并且难以在柔性弹性材料和更刚性材料或真空容器的结构之间形成持续可靠的粘接或紧密配合。由下面所述的美国专利申请文献中所披露的VIG边缘密封件打算与刚性焊接用玻璃密封件相比更加柔性和易延展。
美国专利申请文献Nos.US2008/01665570A1和US2009/0155499A1列举了上述刚性陶瓷焊接用玻璃边缘密封件和用于VIG组件的刚性边缘密封件的问题。这些文献披露了这样的设计，这些设计通过引入金属作为在玻璃板的边缘之间的桥接材料来缓解但不是消除上述问题。与陶瓷焊接用玻璃相比，金属具有更大的延展性和柔性。这使得陶瓷玻璃板的边缘在不同的热应变下能够相对于彼此进行一些运动。这导致应力更小以及破裂的可能性更小。由上述文献披露的一些金属密封件弯曲并且折叠成类似弹簧的形式，这进一步提高了其柔性。这些文献示出一些金属密封件完全位于玻璃板之间，从而其尺寸中的一个由在玻璃板之间的小距离限制。这需要在弯折金属中的紧密弯折部在应变上形成并且设置限制，这些限制可以适应而不会超过金属的弹性极限。假设加载和卸载循环次数是由于玻璃板的膨胀和收缩而一年年每天都会出现，则由上述文献所披露的金属密封件将非常容易受到应变或加工硬化，并且逐渐变得不易延展；可能发展到形成裂纹或裂缝的程度，这将使得空气以不可接受的速率进入到真空中，从而使得VIG组件的使用寿命缩短至几年而不是几十年。对于密封真空的柔性金属接头的加工硬化，Jousten（2008,p785）说到（引用的参考文献：其它出版物）：
对于高真空和超高真空设备，采用柔性金属元件，它们焊接或铜焊在凸缘上。这些元件包括液压形成的波纹管（纵向截面为波形）和隔膜波纹管（焊接在外侧和内侧周边处的隔膜）。因为它们由金属制成，所以根据工作循环的次数，每个这种部件受到加工硬化并且因此磨损。
由上述文献披露的折叠形式只是在一个方向上有效用作弹簧，而在VIG组件的玻璃板中的不同热应变沿着两个维度发生。
美国专利申请文献No.US2009/0155499A1披露了，可以通过需要比焊接用玻璃密封件所需的那些温度更低的温度来将所考虑的金属边缘密封件粘接在玻璃基板上。由文献Nos.US2008/01665570和US2009/155499A1所披露的用于将金属条粘接在玻璃基板上的方法和材料自身是弹性的。因此，粘接部和粘接材料受到在金属条自身内的所有力。这些力将是金属的弹性模量和应变的函数。假设密封件由弹性材料制成或者具有弹性粘接部，则玻璃板的任意相对横向位移将形成应力，这些应力只要位移继续就继续。在负载下，弹性材料由于拉伸破裂、剪切破裂、应变硬化和在连接的弹性材料之间的粘接失效而失效。粘接和材料失效是用于密封VIG组件的边缘的任意大部分弹性材料或粘接所存在的通常问题。
美国专利申请文献No.US2010/0178439A1披露了用于真空隔热玻璃窗组件的柔性边缘密封件。优选的实施例披露了由具有回旋部的薄金属构成的柔性边缘密封件。密封件示出位于在VIG组件的玻璃板之间的空间外面。所披露的密封件的表面积远大于由在玻璃板之间的间隙限定的表面积。影响透气速率的因素中的两个因素为表面积和气体渗透穿过的材料厚度。表面积越大并且气体渗透穿过的材料厚度越薄，则透气速率越大。在这点上，由文献No.US2010/0178439A1所披露的密封件不是最好的。该密封件的设计需要能够实现比玻璃板之间的范围更大的空间以及因此表面积。薄金属粘接在玻璃板上并且因此可以受到粘接和弹性材料失效两种失效模式。
美国专利申请文献No.US2010/0034996A1披露了用于真空隔热窗玻璃组件的柔性边缘密封件，其非常类似于由文献No.US2010/0178439A1所披露的密封件并且具有相同的缺点。
发明内容
除非另有限定，对于本发明而言，玻璃在这里指的是具有玻璃态转化温度的任意材料，并且包括金属、有机物和陶瓷玻璃，陶瓷玻璃包括通常的窗户玻璃，例如碱石灰玻璃。玻璃在这里还指的是如上所述的在其组分中包括其它成分，例如但不限于纳米颗粒或纳米管的任意玻璃，这些成分可以改善或提高玻璃的物理特性或玻璃对光的反应。玻璃在这里还包括可以具有完全或部分嵌入在其内的有源或无源器件的玻璃。
玻璃板在这里包括层叠式玻璃，例如通过聚合物粘接在一起的玻璃板。玻璃板在这里还包括任意玻璃物体，其大部分是平坦的并且厚度基本上均匀，但是也可以在用来在两块玻璃板的其它扁平并且厚度均匀的区域之间保持空间和间隔的区域中具有凸起或带轮廓区。虽然在这里没有详细说明，但是本发明假设在一些实施例中可以采用具有凸起外形的玻璃板。玻璃板在这里还包括大部分平坦并且厚度基本上均匀但是也可以具有用来容纳粘性材料的凹入区域的任意玻璃物体。玻璃板在这里可以具有被施加的涂层。
粘性材料在这里指的是在施加力时象液体一样流动的任意材料，并且包括线性和非线性粘性材料和Bingham塑料材料。在这里作为粘性材料的玻璃不包括上面所述的在低于其玻璃态转化温度的温度下的任意玻璃。
本发明的各个实施例涉及VIG组件，该组件包括两块基本上平行间隔开并且所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间具有真空空间的玻璃板，并且具有由透气性较低的粘性材料构成的一个或多个边缘密封件。粘性低透气性材料桥接在玻璃板之间的至少一部分间隙并且包围真空空间以便至少用作真空的局部密封件。因为间隙由承受粘性剪力并且剪切应力非常低的粘性材料桥接，所以在这些玻璃板相对于彼此运动时，在玻璃板中由那些粘性剪切应力引起的应力不大并且不会导致玻璃板破裂或者玻璃板出现明显鼓凸。在室内和室外之间的温差出现变化期间，会发生玻璃板的相对横向运动。因为桥接材料是粘性的，所以在玻璃板的相对横向运动停止时，剪切应力也停止。这对于完全由弹性材料制成的边缘密封件而言不是这样，在该情况下静态相对位移导致在玻璃板中会保持应力。
用来约束粘性材料的阻挡件和用来将它安放到组件中的方法不需要将这些玻璃板加热至高于会影响玻璃板的回火的温度的温度。因为对于边缘密封组件而言不需要高温，所以不需要耐高温间隔件，从而能够在具有更低导热性和更不容易划伤陶瓷玻璃的更低硬度的大范围材料中选择间隔件材料的组分。具有任何聚合物的最高蠕变阻力的合适的间隔件材料为在各种产品名称下制造的PE聚乙烯，包括Polystone 7000和Polystone 500。PE聚乙烯是自润滑的并且摩擦系数非常低。它具有比钢或陶瓷更低的导热性。这些性能使之称为理想的间隔件材料。但是，它不能承受当前现有技术VIG组件的组装温度，并且在达到那些温度之前将融化。
由于粘性流体流的特性和无滑动的状况，所以粘性材料由于自身主要是弹性的材料所可能出现的拉伸破裂、剪切破裂、断裂、低温脆裂、疲劳、材料破坏、剥离、分离、分裂、粘结失效、粘接剂失效或应变硬化而不能用作密封件。因此，与采用了完全由主要弹性的材料制成的边缘密封件的VIG组件相比，采用了如在这里所披露的粘性边缘密封件的VIG组件失效的可能性更低并且潜在的损坏和危险也更低。
下面概括了本发明的一些示例性方面和实施例。
本发明的一个方面提供了一种真空隔热玻璃组件，包括：第一玻璃板和第二玻璃板，第一玻璃板和第二玻璃板之间具有处于低于大气压的压力下的真空空间；位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的至少一个间隔件，其构成用来帮助将所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开并且保持所述真空空间；以及边缘密封件。所述边缘密封件包括：粘性材料，其中所述粘性材料限制了气体渗透到所述真空空间中的速率；所述边缘密封件构成为使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板受到不同的热应变时能够相对于彼此横向运动，并且还构成为使得在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间出现相对横向运动时在所述粘性材料的至少一部分内出现粘性剪切；以及至少一个阻挡件，其结构约束所述粘性材料。在本发明这个方面的一些实施例中，粘性材料为牛顿流体，例如聚异丁烯。
在真空隔热玻璃组件中的阻挡件可以为与粘性材料相接触的粘性阻挡件。在一些实施例中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的至少一块构成所述阻挡件的一部分，而在其他实施例中，所述阻挡件不包括所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的任一个。
在一个实施例中，真空隔热玻璃组件包括设置在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的粘性材料，并且所述阻挡件包括第一对条带间隔件，其包括在所述粘性材料的真空空间侧上设置在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的第一条带间隔件和第二条带间隔件，其中所述第一条带间隔件固定在所述第一玻璃板上，并且所述第二条带间隔件固定在所述第二玻璃板上，并且所述第一条带间隔件和所述第二条带间隔件相接触并且能够相对于彼此横向运动。所述阻挡件还包括第二对间隔件，其包括在所述粘性材料的与所述真空空间侧相对的一侧面上设置在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的第三条带间隔件和第四条带间隔件，其中所述第三条带间隔件固定在所述第一玻璃板上，并且所述第四条带间隔件固定在所述第二玻璃板上，而且其中所述第三条带间隔件和所述第四条带间隔件相接触并且能够相对于彼此横向运动。该阻挡件还包括设置在所述第一对条带间隔件和所述粘性材料之间以及在第二对条带间隔件和所述粘性材料之间的粘性阻挡件。根据该实施例的真空隔热玻璃组件的示例在图3-7中示出，并且在下面的详细说明部分中进行了更详细说明。
在本发明这个实施例的一个变型中，第一和第三条带间隔件通过在所述第一和第三条带间隔件之间和在所述第一玻璃板和所述粘性材料之间延伸的材料条带连接，而且其中所述第二条带间隔件和所述第四条带间隔件通过在所述第三条带间隔件和所述第四条带间隔件之间并且在所述第二玻璃板和所述粘性材料之间延伸的材料条带连接。
在另一个实施例中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板均具有与真空空间相对的外表面和面对所述真空空间的内表面，并且所述边缘密封件包括端盖，其具有在所述第一玻璃板的外表面上延伸的第一延伸部分和在所述第二玻璃板的外表面上延伸的第二延伸部分，其中所述粘性材料设置在所述第一玻璃板的外表面和所述第一延伸部分之间并且设置在所述第二玻璃板的外表面和所述第二延伸部分之间。在该实施例中，所述阻挡件包括：在所述粘性材料的一侧面上设置在所述第一玻璃板的外表面和所述第一延伸部分之间的第一条带间隔件；在所述粘性材料的另一侧面上设置在所述第一玻璃板的外表面和所述第一延伸部分之间的第二条带间隔件；在所述粘性材料的一侧面上设置在所述第二玻璃板的外表面和所述第二延伸部分之间的第三条带间隔件；在所述粘性材料的另一侧面上设置在所述第二玻璃板的外表面和所述第二延伸部分之间的第四条带间隔件；以及设置在所述第一条带间隔件和所述粘性材料之间、在所述第二条带间隔件和所述粘性材料之间、在所述第三条带间隔件和所述粘性材料之间以及在所述第四条带间隔件和所述粘性材料之间的粘性阻挡件。根据该实施例的真空隔热玻璃组件的示例在图8中示出，并且在下面的详细说明部分中作更详细说明。
在另一个实施例中，所述边缘密封件包括：端盖，其形成围绕所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边的外罩，其中所述粘性材料填充所述外罩；以及弹性隔膜，其固定在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边上并且横跨使这些周边分开的间隙，其中所述弹性隔膜构成用来约束所述粘性材料。根据该实施例的真空隔热玻璃组件的示例在图9中示出，并且在下面的详细说明部分中作更详细说明。
在另一个实施例中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板均具有背向所述真空空间的外表面和面向所述真空空间的内表面，并且使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开的所述间隙从所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边区域向内渐缩。在该实施例中，所述边缘密封件包括形成围绕所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边的外罩的端盖，并且所述粘性材料填充所述外罩并且延伸到使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开的间隙中直到到达在其前缘处的表面张力阻止它进一步蠕变进入所述间隙中的位置。根据该实施例的真空隔热玻璃组件的示例在图10中示出，并且将在下面的详细说明中作更详细说明。
本发明的另一个方面提供了用于真空隔热玻璃组件的边缘密封件。在本发明这个方面的一个实施例中，所述边缘密封件包括第一玻璃板和第二玻璃板，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间具有处于低于大气压的压力下的真空空间。在该实施例中的所述边缘密封件包括：粘性材料，其中所述粘性材料限制了气体渗透进入到所述真空空间中的速率；所述边缘密封件，其构成用来使所述第一玻璃板和所述第二玻璃板在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板受到不同的热应变时能够相对于彼此横向运动，并且还构成为使得在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间出现相对横向运动时，在所述粘性材料的至少一部分内发生粘性剪切；以及至少一个阻挡件，其结构约束所述粘性材料。
本发明的另一个方面提供了用于形成真空隔热玻璃组件的边缘密封件的方法，所述真空隔热玻璃组件包括第一玻璃板和第二玻璃板以及在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的至少一个间隔件，所述至少一个间隔件构成用来为有助于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开。在一个实施例中，该方法包括：利用边缘密封件密封所述真空隔热玻璃组件的边缘，该边缘密封件与所述第一玻璃板和所述第二玻璃板一起限定在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的真空空间；通过抽气口将所述真空空间抽空至低于大气压的压力；并且将所述抽气口密封。在该实施例中的边缘密封件构成为在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板受到不同的热应变时使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间能够出现相对横向运动，并且包括：粘性材料，其中所述粘性材料在真空空间内的压力低于大气压时限制了气体渗透到所述真空空间中的速率；而且其中当所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间出现横向运动时，在粘性材料的至少一部分中发生粘性剪切，以及至少一个阻挡件，其结构约束所述粘性材料。例如可以通过利用沿着所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的至少一个玻璃板的周边设置的一个或多个进气孔对在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的所述粘性材料进行抽气，通过压力差引导所述粘性材料流向沿着所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的至少一个玻璃板的周边设置的一个或多个排气孔，并且将所述进气孔和排气孔密封，从而能够实现在该实施例中将所述真空隔热玻璃组件的边缘密封。根据该实施例的形成边缘密封件的方法的示例在图13和14中示出，并且将在下面的详细说明中作更详细说明。
附图说明
下面列出的附图涉及本发明的各个实施例或者用作给那些附图提供参考的辅助附图。
图1并非用来表示本发明的具体实施例。图1为描绘出VIG组件的基本元件的广义示意性平面图，该图用来给在本文中描绘出本发明具体实施例的那些横截面视图的位置提供参考。
图2为图3的截面图。
图3为在该组件的任一侧面上的空气温度都相同的条件下根据本发明第一实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如参照图1所示一样），如在该组件用在建筑物中并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。
图4为图3中所示的横截面的一部分的细节，但是为了清楚起见在一个区域中用非常放大的比例示出。
图5为在该组件的一侧面上的空气温度低于在另一侧面上的空气温度的条件下与图3相同的剖视图，如在该组件使用在室外温度更低的情况下所出现的一样。
图6为具有如图3所示的边缘密封件的VIG组件的平面剖视图。
图7为与图3相同的剖视图，但是进行了改变以更完全地界定本发明的范围。
图8为在VIG组件的任一侧面上的大气温度都相同的条件下根据本发明第二实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如参照图1所给出的一样），如在该组件用在建筑物中并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。
图9为在VIG组件的任一侧面上的大气温度都相同的条件下根据本发明第三实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如参照图1所给出的一样），如在该组件用在建筑物中并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。
图10为在VIG组件的任一侧面上的大气温度都相同的条件下根据本发明第四实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如参照图1所给出的一样），如在该组件用在建筑物中并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。
图11示出VIG组件的示意性平面图，示出在这里所披露的边缘密封件不必围绕着VIG组件的边缘连续延伸，并且它们可以是不连续的。
图12为图11的剖视图。
图13为VIG组件的示意性平面图，示出用于在图3至图6中所示的边缘密封件的组装方法。
图14为图13的剖视图。
优选实施例的详细说明
图1为示出VIG组件的基本元件的概括示意性平面图，并且用来为在这里示出本发明具体实施例的那些剖视图的位置提供参考。图2为图1的剖视图。参照图1和2，VIG组件包括两块玻璃板101和102，并且在第一玻璃板和第二玻璃板之间具有真空空间103。这些玻璃板由间隔件104隔开，这些间隔件可以为由PE聚乙烯制成的小圆盘。虽然去除任一个间隔件104不必然导致一部分真空空间103塌陷，但是可以说，每个间隔件104有助于使玻璃板101和102隔开，因此通过抵抗由大气压引起的压缩而保持真空空间103。真空空间103围绕其周边由边缘密封件105密封。
多个间隔件布置的可选方案可以为整体或单独间隔件，包括其形式类似于昆虫捕捉网但是具有更大的网格间距的筛子或网。这种筛子间隔件的各个纤丝的直径或横截面尺寸可以改变以便限制与玻璃板相接触的热传递表面积，并且允许在真空空间抽气期间在网格之间进行气体传递。整体间隔件可以包括比网格纤丝更宽的周边条带元件。碳纤维可以为用于这种整体筛子间隔件的许多合适材料中的一种。筛子间隔件可以明显地降低材料和组装成本，并且尤其适用于利用粘性边缘密封件的优点。
图3为根据本发明第一实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如图1所示），示出包括透气性较低的粘性材料302和约束粘性材料302的边缘密封件，该边缘区域包括玻璃板303和304、条带间隔件305、306、307、308以及润滑低气压粘性阻挡件309。条带间隔件305、306、307、308可以由420不锈钢制成，该不锈钢实际上具有与碱石灰玻璃相同的热膨胀系数，或者它们可以由PE聚乙烯或其他合适的聚合物制成。
图3示出在该组件的任一侧面上的大气温度相同的条件下的边缘区域，如在该组件用在建筑物中并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。玻璃板303和304由间隔件310阵列隔开。间隔件310的厚度以及因此在玻璃板303和304之间的间距可以大约为0.02英寸。间隔件310可以为多种形状，并且由多种材料制成。该材料可以为金属、聚合物、陶瓷或这些材料的复合物。优选的间隔件310为由聚合物制成的圆盘，它将承受施加在其上的压力，导热性较低并且不会刮伤玻璃板303和304。间隔件310可以被固定在所述玻璃板303或304中的一个上，从而它们不能移动并且在阻力较小的情况下允许在玻璃板303和304之间出现相对横向运动。除了蠕变阻力较高之外，PE聚乙烯是自润滑的，并且可以是用于间隔件310的合适材料。在玻璃板303和304之间的空间311为处于低于大气压的压力，优选小于10-4托下的真空。低压真空空间311基本上避免了通过该空间进行对流和传导热传递。条带间隔件305和307可以粘结或以其他方式永久固定在玻璃板303上，并且条带间隔件306和308可以按照类似的方式固定在玻璃板304上。条带间隔件305和306两者都靠近玻璃板303和304的边缘并且位于玻璃板303和304之间。条带间隔件305和306可以按照这样的方式继续围绕着两块玻璃板303和304延伸。条带间隔件305、306、307和308的厚度可以相同，并且厚度均等于在玻璃板303和304之间的间距的一半。因此，间隔件305和306的组合厚度可以等于在玻璃板303和304之间的间距和间隔件310的厚度。条带间隔件307和308类似于条带间隔件305和306，除了它们离玻璃板的边缘更远并且在它们围绕着玻璃板303和304延伸时没有任何不连续部分。在间隔件305和307之间的间距例如大约为2英寸。对于其中气体渗透穿过粘性材料302的速率必须保持特别低的一些用途而言，例如在寻求长时间使用而不用每隔几十年通过抽气口（未示出）抽气时，条带间隔件305和307之间的距离可以为10英寸或更多。所述边缘的存在密封件的这些区域可以埋入墙壁空腔内并且在任一侧面上具有隔热件。条带间隔件305和307可以为半英寸宽，并且条带间隔件306和308可以为1/4英寸宽。条带间隔件305和306按照这样的方式相互相接触，从而每个间隔件都对另一个间隔件施加反作用力但是它们没有相互固定，因此能够自由地相对于彼此横向运动。即使在条带间隔件305和306之间具有另外的材料或复合物，仍然可以认为它们是相接触的。同样，条带间隔件307和308可以相互相接触，但是没有相互固定，因此能过自由地相对于彼此横向运动。在玻璃板303和304处于相同的温度下时，条带间隔件305和306的中心线312可以基本上重合。
仍然参照图3，处于比在真空空间311中的压力更高的压力下的气体313以使得真空隔热玻璃组件的使用寿命较长的低速或者以使得使用寿命延长到10年至20年的任何时间的速率渗透穿过至少一部分粘性材料302，在该年限处可以通过永久附接或临时附接的抽气口（未示出）将真空空间311抽气至其初时的低真空压力。
仍然参照图3，封盖玻璃板303和304的所有边缘的是端盖315，它可以压在VIG组件的周边上并且包围该周边。除了遮挡住边缘间隙316之外，端盖315还抵靠玻璃板303和304施加夹紧力，以便在条带间隔件305和306上保持足够的压力。
仍然参照图3，粘性阻挡件309防止了渗透性较低的粘性材料302相接触间隔件305、306、307和308，在那里它可以在那些间隔件之间作用并且增大摩擦力。润滑的低蒸汽压力粘性阻挡件309抵抗着在超过大气压相互紧密相接触的条带间隔件307和308之间由长时间压力引起的蠕变。
设定t为玻璃板的厚度，并且在与玻璃板的表面基本上平行的平面中存在任意的x和y笛卡尔坐标系统。为了在条带间隔件307和308以及条带间隔件305和306之间实现连续的紧密无间隙相接触，在玻璃板303和304的周边周围的任意位置处的梯度大小应该足够小，从而由表示的任意不规则性将通过由大气在抽空空间311上的压力和端盖315的夹紧力引起的弯曲而压紧。幸运的是，用于玻璃窗的现代玻璃板是通过Pilkington浮法工艺生产出的。LeBourhis（2008，第35-36页）提出（引用的参考文献：其他出版物）：
该工艺在二次世界大战之后由英国的Pilkington Brothers有限公司研制出…该工艺是在平板玻璃生产中的革命，因为不再需要对玻璃板进行抛光…在1959年，经过几年的试验和700万英镑的投资，Pilkington有限公司引入这种经济的方法来生产无变形玻璃。现在几乎90%的平板碱石灰-二氧化硅玻璃全部通过这种方法生产出…
Pilkington浮法工艺自动地生产出批量玻璃板，从而足够小以实现在条带间隔件305和306以及条带间隔件307和308之间的必要的紧密连续相接触。采用精度为0.00005英寸的数字千分尺测量出来自各种来源的各种玻璃板样品的厚度表明批量未改变的浮法玻璃满足针对的必要准则。
图4为在图3中所示的截面的一部分的细节，这将与条带间隔件307相接触的条带间隔件308的表面纹理317的比例大大放大。表面纹理317可以为研磨、缎面、带沟槽或一些其它类型的粗糙度或具有非常小幅度318的平滑度和粗糙度的组合。例如，幅度318可以大约为0.0004英寸。在条带间隔件上308的净力可以为每线性英寸间隔件9磅。如果条带间隔件308的宽度为1/4英寸，则这会导致在条带间隔件308上的压力为36psi。这个压力的大部分将通过条带间隔件308的粗糙度或带沟槽表面纹理317在条带间隔件307上的高点相接触承受，而不是通过由于玻璃板303和304的相对横向运动而部分地插入在条带间隔件307和308之间的粘性阻挡件309的薄膜承受。因此，将部分地插入在条带间隔件307和308之间的粘性阻挡件309的薄膜的压力将不会超过粘性材料302的压力。通过将在条带间隔件307和308之间的粘性阻挡件309的薄膜压力限制为粘性材料302的压力，从而消除了任何对在间隔件307和308之间的粘性阻挡件309和真空空间311进行“抽气”的趋势。粗糙表面317提高了在间隔件307和308之间的粘性阻挡件309的薄膜上的摩擦力，由此提高了粘性阻挡件309在间隔件307和308之间蠕变并且进入到抽空空间311的阻力。
在三倍大气压下进行的流变试验仍必须通过比由317的粗糙表面形成的间隙更大的间隙表明用于粘性阻挡件309的优选材料的任何蠕变信号。
图5为与图3相同的剖视图，但是处于在该组件的一侧面上的大气温度低于另一侧面的条件下，如在该组件用在室外更冷的情况一样。在玻璃板303和304由于热应变或任意其它与使用相关的原因而相对于彼此横向运动320时，粘性材料302通过剪切应力非常小的剪切角319承受粘性剪切，同时在粘性流体没有任何滑动的情况下保持粘附在玻璃板303和304上。这样，粘性材料302由于拉伸破裂、粘接剂失效、低温脆裂疲劳、材料破坏、应变硬化、剥离、疲劳、粘结失效、剪切破裂、刺破或者通过在玻璃板303和304中产生失效应力而不能用作密封件。低剪切应力确保了玻璃板303和304将不会凸起。因为剪切为粘性剪切，其中剪切应力为剪切速率的函数，所以一旦在玻璃板303和304之间的相对运动停止，则不会存在任何剪切应力，并且当然不会在玻璃板303和304中产生任何由剪切应力引起的压缩或拉伸应力。对于弹性材料不是这种情况，其中不论应变是否在弹性或非弹性范围内在运动停止之后应力仍然存在。因此，考虑由该实施例披露的粘性边缘密封件，在玻璃板303和304中的应力不是在玻璃板303和304之间的静态相对横向位移320的函数。因此，具有粘性边缘密封件的VIG组件的尺寸只是受到生产玻璃板303和304的实际尺寸限制。对于由文献Nos.US2008/01665570A1、US2009/0155499A1、US2010/0178439A1和US2010/0034996A1所披露的金属边缘密封件而言不是这样，其中边缘密封件受到弹性和非弹性应力和应变并且由最终强度处的应变限制。不会限制VIG组件的尺寸的边缘密封件设计是非常有意义的。VIG组件越大，则能效越大，因为每平方英尺的窗户导热边缘密封件的线性占据面积更少。
参照图5，当由于热应变而导致在玻璃板303和304之间出现横向相对运动320时，则由玻璃板303和304以及间隔件305、306、307和308约束的空间不会明显改变，并且通过几何验证，由粘性阻挡件309占据的体积也不会明显改变。因此，在这种相对运动的情况下，粘性阻挡件309在相同体积内重新形成新的形状。
改变室内和室外温度将使得VIG组件的各个部件，包括粘性材料302和粘性阻挡件309进行不同的膨胀和收缩。因此，包含粘性材料302和粘性阻挡件309的空间的尺寸将改变。为了适应这种情况，粘性材料302如图6所示在组件的顶部上具有自由表面321，该自由表面如容器的尺寸改变的任何流体的自由表面那样上升和下降。在图6中还示出在条带间隔件305中的断裂部324以能够实现压力平衡。
仅通过示例，在一些实施例中，如通过ASTM D 3985测量的一样，在边缘密封件中所采用的粘性材料对于20℃的氧气而言具有不大于约1,000,000（立方厘米·mm/m2·天·巴）的透气性。这还包括这样的实施例，其中如通过ASTM D 3985测量的一样，粘性材料对于20℃的氧气而言具有不大于约100,000（立方厘米·mm/m2·天·巴）的透气性，且还包括这样的实施例，其中如通过ASTM D 3985测量的一样，粘性材料对于20℃的氧气而言具有不大于约1,000（立方厘米·mm/m2·天·巴）的透气性。
低透气性粘性材料的理想粘度根据许多因素，包括用来在边缘密封件中施加或设置粘性材料的方法而在大范围内变化。仅通过示例示出，在一些实施例中，低透气性粘性材料在20℃下将具有不大于约90,000,000（mPa·s）的粘性。这包括这样的实施例，其中低透气性粘性材料在20℃下将具有不大于约1,000,000（mPa·s）的粘性，还包括这样的实施例，其中低透气性粘性材料在20℃下将具有不大于约10,000（mPa·s）的粘性，还包括这样的实施例，其中低透气性粘性材料在20℃下将具有不大于约1,000（mPa·s）的粘性，还包括这样的实施例，其中低透气性粘性材料在20℃下将具有不大于约100（mPa·s）的粘性，还包括这样的实施例，其中低透气性粘性材料在20℃下将具有不大于约1（mPa·s）的粘性。
适用于材料302的低透气性粘性材料可以为冷流动牛顿流体，例如低至中间分子量聚异丁烯或PIB。聚异丁烯的透气性与其它聚合物的透气性相比是聚合物的最低一个。以弹性丁基橡胶的形式，它填塞所有轮胎以防止气体从轮胎中的渗透出。PIB是惰性的、无毒的和长期稳定的。具体地说，由化学公司BASF以商标名称Oppanol B10制造的PIB具有合适的粘性。对于本发明而言也可以采用其它分子量等级的PIB。例如，BASF以商标名称Glissopal制造了低分子量PIB族。在本发明的一些实施例下，Glissopal或结合Glissopal和Oppanol B的一些配方可以是用于具有较低透气性的粘性材料302的最佳选择。该选择取决于用来使得PIB与抽空空间311隔离的具体阻挡件或阻挡物或者取决于用来组装PIB的具体方法。Oppanol B10具有大约为10-10cm3·mm/（cm2·秒·托）的大气渗透性。这相当于金属的透气性10-10cm3·mm/（cm2·秒·托），和玻璃的透气性10-12-10-13cm3·mm/（cm2·秒·托）。
在由现有技术所披露的金属和焊剂玻璃边缘密封件厚度的情况下，2英寸宽的由PIB构成的粘性材料条带302与金属密封件相比具有减小的透气速率，并且相对于焊剂玻璃密封件而言其透气速率只是提高了10倍。假设边缘密封件只占真空隔热玻璃组件的透气表面的1/1000至1/5000，则与具有焊剂玻璃边缘密封件的组件相比，具有粘性PIB边缘密封件的VIG组件的任何使用寿命降低将可以忽略。如果VIG组件具有真空泵可以被附接到其上的永久附接或临时附接的抽气口以便每隔几十年进行抽真空，则在焊剂玻璃边缘密封件和由PIB构成的2英寸宽粘性边缘密封件的透气速率之间的差异是不合理的。
Oppanol B10为牛顿流体。牛顿流体为其中剪切应力与剪切速率成比例的流体。比例系数限定为材料的粘性限定。如果在图3中所示的实施例采用了Oppanol B10并且在玻璃板303和304之间的间隙为0.02英寸，则在该组件使用期间由室内和室外之间的温度差变化引起的剪切应力将导致在玻璃板303和304中的拉伸力和压缩力大约为每线性英寸玻璃边缘的几分之一磅的力。
Oppanol B10呈现出冷流。除非受到限制，施加在其上的任何力将使之流动并且保持流动。例如，如果Oppanol B10的容器在没有盖子的情况下倾倒，则其内容物将缓慢流出。与水一样，它寻找自身的水平面并且施加静压力。如果将比重更大的物体放置在Oppanol B10的表面上，则它将缓慢沉到底部。如果物体的比重小于Oppanol B10，则它将漂浮在表面上。
术语“粘性阻挡件”用来指代可以与上述低透气性材料一起用在边缘密封件中的粘性材料。该术语为了清楚区分而在那些实施例中的两种材料，其中它们一起用在边缘密封件中。仅通过示例示出，在一些实施例中，粘性阻挡件的粘性材料将具有不大于约10-5托的蒸汽压力。这包括这样的实施例，其中粘性阻挡件的粘性材料具有不大于约10-6托的蒸汽压力并且还包括这样的实施例，其中粘性阻挡件的粘性材料具有不大于约10-8托的蒸汽压力。用于粘性阻挡件309的合适材料为由M&I Materials有限公司以商标名称Apiezon H制造的高温真空润滑油。制造出的高温真空润滑油。Apiezon H为相对较硬的油脂，并且其在20摄氏度的蒸汽压力为1.7×10-9托。Apiezon H为惰性的并且长期稳定。它不会随着其温度升高而熔融和变硬。这个具体特性是重要的，因为它在例如VIG组件制造期间、在聚异丁烯的升高温度和较低粘性下吸入玻璃板303和304之间的情况下不会软化。还重要的是，事实上Apiezon H的比重实际上与聚异丁烯的比重相同。
真空润滑油例如Apiezon H主要用在涉及固定O形环或垫圈密封件的真空密封用途中，或者用在旋转运动的密封件中，并且其中真空空间处于连续或短期间歇抽气条件下以将真空保持在所期望的水平处。它们还用于密封在化学玻璃器具中使用的磨砂玻璃旋塞。但是这里真空保持时间短或者处于连续或短期间歇抽气条件下以保持真空。这种润滑油的重要性必须利用其较低的蒸汽压力和润滑性能以及其至少降低气体通过O形环和垫圈的表面不完整部分泄漏的能力。润滑油通常不是牛顿流体，并且在剪切条件下其剪切应力与剪切速率不成比例，但是相对在润滑油的剪切应力和剪切速率之间的关系呈现更复杂的非线性形式。
在真空密封用途中使用真空润滑油不意味着其用作用于边缘密封VIG组件的粘性材料。相对，其中采用了真空润滑油的真空密封用途类型意味着它不是适用于限制气体渗透穿过VIG边缘密封件的粘性材料。
图7为与在图3中一样的横截面，但是进行了改变以更全面地界定本发明的范围。改变之处在于，条带间隔件305和307通过相同材料条带连接以变为一个条带间隔件322，并且条带间隔件306和308同样连接成一个条带间隔件323。粘性低透气性材料302然后不再与玻璃板303和304相接触。利用条带间隔件305和307以及条带间隔件306和308可以加速VIG组件组装时间，并且减小由粘性低透气性材料302占据的供气体渗透的面积。
图8为根据本发明第二实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如图1所示），示出这样的边缘密封件，它包括透气性较低的粘性材料802和用来约束粘性材料802的阻挡件，该阻挡件包括：玻璃板803和804；条带间隔件805、806、807和808；润滑低蒸汽压力粘性阻挡件809；以及端盖815。图8示出在组件的任一侧面上的大气温度相同的条件下的边缘区域，如在该组件用于建筑物并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。透气性较低的粘性材料802和粘性阻挡件809在玻璃板803和804的边缘区域周围连续不断开。条带间隔件805、806、807、808和端盖815围绕着玻璃板803和804的边缘区域连续不断开。端盖815可以抵靠玻璃板803和804施加夹紧或压紧力。玻璃板803和804由间隔件810阵列以及条带间隔件813和814分开。条带间隔件813和814可以围绕着玻璃板803和804的边缘区域连续不断开。在玻璃板803和804之间的空间811为处于小于大气压的压力，优选小于10-4托的压力下的真空。低压真空空间811大大降低了在玻璃板803和804之间的对流和传导热传递。条带间隔件805和807可以粘结在玻璃板803上，并且条带间隔件806和808可以粘结在玻璃板804上。端盖815自由地相对于间隔件805、806、807和808运动。当在玻璃板803和804之间存在相对横向运动时，一部分粘性材料802将受到粘性剪切。
图9为根据本发明第三实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如图1所示），示出这样的边缘密封件，它包括透气性较低的粘性材料902和用来约束粘性材料902的阻挡件，该阻挡件包括：玻璃板903和904；弹性隔膜905；以及端盖906。弹性隔膜905粘结在或以其他方式固定在玻璃板903和903上。弹性隔膜905不必具有较低的透气性，因此它可以由一材料制成，该材料具有容易用非常小的力拉伸的厚度。图9示出在组件任一侧面上的大气温度相同的条件下的边缘区域，如在该组件用在建筑物中并且室内和室外温度相同的情况下所出现的一样。玻璃板903和904通过间隔件907阵列以及条带间隔件908分开。粘性材料902、弹性隔膜905、端盖906以及条带间隔件908可以围绕玻璃板903和904的边缘区域连续不断开。在玻璃板903和904之间的空间911为处于小于大气压的压力，优选小于10-4托的压力下的真空。低压真空空间911大大降低了在玻璃板903和904之间的对流和传导热传递。端盖906可以抵靠玻璃板903和904施加夹紧或压紧力。端盖906没有固定在玻璃板903和904上，并且自由地相对于玻璃板903和904运动。当在玻璃板903和904之间存在相对横向运动时，一部分粘性材料902将受到粘性剪切。
图10为根据本发明第四实施例的VIG组件的边缘区域的剖视图（如图1所示），示出这样的边缘密封件，它包括透气性较低的粘性材料1002和用来约束粘性材料1002的阻挡件，所述阻挡件包括玻璃板1003、1004和端盖1005。透气性较低的粘性材料1002和端盖1005可以围绕着玻璃板1003和1004的边缘区域连续不断开。在玻璃板1003和1004之间的空间1006为小于大气压的压力，优选小于10-4托的压力下的真空。低压真空空间1006大大降低了在玻璃板1003和1004之间的对流和传导热传递。用来保持玻璃板1003和1004之间分开的是微尺寸间隔件1007，它例如可以由纳米颗粒或纳米管制成。通过在由真空空间1006约束的材料1002的前缘处的表面张力来防止粘性材料1002蠕变进入到空间1006中。这可以通过玻璃板1003和1004的极其紧密的间距来实现。当在玻璃板1003和1004之间存在相对横向运动时，一部分粘性材料1002将受到粘性剪切。
图11示出VIG组件的示意性平面图，其具有如图12所示的在玻璃板1103和1104之间的真空1101和间隔件1102阵列，图12为图11的剖视图。玻璃板1103和1104在1105处相互刚性连接。边缘密封件1107可以为在这里所披露的第一至第四实施例中的任一个实施例。玻璃板1103和1104彼此独立地自由膨胀和收缩，并且仍然保持固定在位置1105处。刚性相接触位置1105防止了玻璃板1103和1104由于玻璃板1103和1104的膨胀和收缩的反复循环而“走偏”，从而彼此不对准。如图11所示的VIG组件的实施例强调，如在这里所披露的粘性边缘密封件不必是连续的并且没有断开。
图13为VIG组件的示意性平面图，该图示出适用于在图3至图6中所示的第一实施例的方法，用于将粘性低的透气性材料1306组装在玻璃板1301和1302之间。图14为图13的横截面。玻璃板1301和1302所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间具有真空1303，并且由间隔件1304阵列分开。组装过程如下：首先，将玻璃板1301和1302放在一起以将所有间隔件夹所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间；第二步，将在图3中的端盖315压到边缘上；第三步，在孔1308处保持更低压力的同时通过玻璃板1302中的孔1307抽吸粘性低的透气性材料1306；第四步，粘性材料1306朝着孔1308流动1309；第五步，在已经设置好粘性材料之后，用端盖密封孔1307和1308。
用来密封包括其间具有真空空间的两块玻璃板的VIG组件的任意方法必须包括一种或多种低透气性材料，这些材料桥接或跨接在玻璃板之间的间隙以便密封并且保持真空。用来桥接那些间隙的最有利位置为玻璃板的边缘区域。本领域的示例表明，可以采用不同材料的组合来桥接这些间隙。那些材料可以按照在文字上无限数量的方式构成。作为示例，材料可以完全位于玻璃板之间，或者完全位于玻璃板之间的空间之外，或者它们可以部分位于玻璃板之间。
在本发明的无限数量的可能实施例之间的共同性在于，粘性材料桥接或跨接VIG组件的玻璃板之间的一部分间隙，并且在玻璃板之间的相对横向运动由受到粘性剪切的粘性材料来适应。可以想到本发明的范围涵盖了将粘性材料构成并且约束成按照上述方式作用的所有无限数量的方式。
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Claims (20)

1.一种真空隔热玻璃组件，该组件包括：
(a)第一玻璃板和第二玻璃板，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间具有处于低于大气压的压力下的真空空间；
(b)位于所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的至少一个间隔件，该至少一个间隔件被构成为用来帮助将所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开并且保持所述真空空间；以及
(c)边缘密封件，该边缘密封件包括：
(i)粘性材料，其中所述粘性材料限制气体渗透到所述真空空间内的速率；所述边缘密封件构成为使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板受到不同的热应变时相对于彼此横向运动，并且还构成为使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间有相对横向运动时，在所述粘性材料的至少一部分内发生粘性剪切；和
(ii)至少一个阻挡件，该至少一个阻挡件的结构约束所述粘性材料。
2.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，通过ASTM D3985测量，对于20℃的氧气而言，所述粘性材料具有不大于1,000,000cm3·mm/(m2·巴·天)的透气性。
3.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述粘性材料为牛顿流体。
4.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述粘性材料包括聚异丁烯。
5.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述粘性材料基本上由聚异丁烯构成。
6.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述阻挡件为与所述粘性材料相接触的粘性阻挡件。
7.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述粘性材料包括所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的至少一个玻璃板。
8.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述阻挡件不包括所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的任一个。
9.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述粘性材料设置在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间，并且所述阻挡件包括：
(i)第一对条带间隔件，该第一对条带间隔件包括在所述粘性材料的真空空间侧上设置在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的第一条带间隔件和第二条带间隔件，其中所述第一条带间隔件固定在所述第一玻璃板上，并且所述第二条带间隔件固定在所述第二玻璃板上，所述第一条带间隔件和所述第二条带间隔件相接触并且能够相对于彼此横向运动；
(ii)第二对条带间隔件，该第二对条带间隔件包括在所述粘性材料的与所述真空空间侧相对的一侧面上设置在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的第三条带间隔件和第四条带间隔件，其中所述第三条带间隔件固定在所述第一玻璃板上，并且所述第四条带间隔件固定在所述第二玻璃板上，所述第三条带间隔件和所述第四条带间隔件相接触并且能够相对于彼此横向运动；以及
粘性阻挡件，该粘性阻挡件设置在所述第一对条带间隔件和所述粘性材料之间以及设置在所述第二对条带间隔件和所述粘性材料之间。
10.如权利要求9所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述第一条带间隔件和所述第三条带间隔件通过在所述第一条带间隔件和所述第三条带间隔件之间以及在所述第一玻璃板和所述粘性材料之间延伸的材料条带相连接，所述第二条带间隔件和所述第四条带间隔件通过在所述第三条带间隔件和所述第四条带间隔件之间以及在所述第二玻璃板和所述粘性材料之间延伸的材料条带相连接。
11.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，
所述第一玻璃板和所述第二玻璃板均具有与所述真空空间相对的外表面和面对所述真空空间的内表面；
所述边缘密封件还包括端盖，该端盖具有在所述第一玻璃板的外表面上延伸的第一延伸部分和在所述第二玻璃板的外表面上延伸的第二延伸部分，其中所述粘性材料设置在所述第一玻璃板的外表面和所述第一延伸部分之间并设置在所述第二玻璃板的外表面和所述第二延伸部分之间；并且
所述阻挡件包括：
(i)第一条带间隔件，该第一条带间隔件在所述粘性材料的任一侧面上设置在所述第一玻璃板的所述外表面和所述第一延伸部分之间；
(ii)第二条带间隔件，该第二条带间隔件在所述粘性材料的另一侧面上设置在所述第一玻璃板的所述外表面和所述第一延伸部分之间；
(iii)第三条带间隔件，该第三条带间隔件在所述粘性材料的一侧面上设置在所述第二玻璃板的外表面和所述第二延伸部分之间；
(iv)第四条带间隔件，该第四条带间隔件在所述粘性材料的另一侧面上设置在所述第二玻璃板的所述外表面和所述第二延伸部分之间；和
(v)粘性阻挡件，该粘性阻挡件设置在所述第一条带间隔件和所述粘性材料之间、在所述第二条带间隔件和所述粘性材料之间、所述第三条带间隔件和所述粘性材料之间以及在所述第四条带间隔件和所述粘性材料之间。
12.如权利要求1所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述边缘密封件包括：
端盖，该端盖形成围绕所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边的外罩，其中所述粘性材料填充所述外罩；以及
弹性隔膜，该弹性隔膜固定在使所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边分开的间隙上并且横跨所述间隙，其中所述弹性隔膜被构成为用来约束所述粘性材料。
13.如权利要求7所述的真空隔热玻璃组件，其中，所述第一玻璃板和所述第二玻璃板均具有背对所述真空空间的外表面和面对所述真空空间的内表面，并且使得所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开的所述间隙从所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边区域向内渐缩；
所述边缘密封件还包括形成围绕所述第一玻璃板和所述第二玻璃板的周边的外罩的端盖；并且
所述粘性材料填充所述外罩并且延伸到使所述第一玻璃板和所述第二玻璃板分开的渐缩间隙中直到到达在所述粘性材料的前缘处的表面张力阻止所述粘性材料进一步蠕变进入所述间隙中的位置。
14.一种用于真空隔热玻璃组件的边缘密封件，该边缘密封件包括第一玻璃板和第二玻璃板，在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间具有处于低于大气压的压力下的真空空间，所述边缘密封件包括：
(a)粘性材料，其中所述粘性材料限制气体渗透进入到所述真空空间内的速率；所述边缘密封件构成为使所述第一玻璃板和所述第二玻璃板在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板受到不同的热应变时相对于彼此横向运动，并且还构成为使得在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间有相对横向运动时，在所述粘性材料的至少一部分内发生粘性剪切；和
(b)至少一个阻挡件，该至少一个阻挡件的结构约束所述粘性材料。
15.如权利要求14所述的边缘密封件，其中，通过ASTM D 3985测量，对于20℃的氧气而言，所述粘性材料具有不大于1,000,000cm3·mm/(m2·巴·天)的透气性。
16.如权利要求14所述的边缘密封件，其中，所述粘性材料为牛顿流体。
17.如权利要求14所述的边缘密封件，其中，所述粘性材料包括聚异丁烯。
18.如权利要求14所述的边缘密封件，其中，所述粘性材料基本上由聚异丁烯构成。
19.如权利要求14所述的边缘密封件，其中，所述阻挡件为与所述粘性材料相接触的粘性阻挡件。
20.如权利要求14所述的边缘密封件，其中，所述阻挡件包括所述第一玻璃板和所述第二玻璃板中的至少一个玻璃板。
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