CN104011313A - 用于绝热窗用玻璃单元的间隔件 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种用于多窗格绝热窗用玻璃单元的间隔件，其至少包含至少由以下构成的复合材料(7)：a.玻璃纤维增强的聚合物主体(1)，其包括彼此平行的两个窗格接触表面(1a，1b)、粘合表面(1c)和窗用玻璃内表面(1d)，其中所述窗格接触表面(1a，1b)和粘合表面(1c)彼此直接连接或经由连接表面(1e)连接；b.绝热膜(2)，其在粘合表面(1c)上或粘合表面(1c)和连接表面(1e)上，其中所述绝热膜(2)包含厚度为10μm至100μm的至少一个聚合物膜(2a)、厚度为5μm至80μm的至少一个聚合物层(2b)以及厚度为10nm至1500nm的金属层(2c)或厚度为10nm至1500nm的陶瓷层(2d)。

Description

用于绝热窗用玻璃单元的间隔件
本发明涉及一种用于绝热窗用玻璃单元的间隔件、一种绝热窗用玻璃单元及其用途。
玻璃的导热率比混凝土或类似建筑材料低大约2至3倍。然而，由于窗格被设计为显著薄于由砖块或混凝土构成的类似元件，因此建筑物往往会损失经由外部窗用玻璃对热量的最大分摊。此效应在具有部分或完整玻璃表面（facade）的高层建筑物中尤其显著。加热和空调系统所需的增加的成本构成建筑物维护成本的一部分，这是不容低估的。此外，由于更加严格的施工规范（construction regulation），需要较低的二氧化碳排放。绝热窗用玻璃单元是针对此的重要解决方案。首先由于原材料价格的迅速攀升以及更加严格的环境保护约束条件（constraint），在建筑施工部门中不使用绝热玻璃已经变得无法想象。因此，绝热窗用玻璃单元在外向窗用玻璃中所占的份额不断增大。绝热窗用玻璃单元通常包括至少两个玻璃或聚合物材料窗格。这些窗格通过间隔件所限定的气体或真空空间彼此分隔。绝热玻璃的绝热能力明显高于单面玻璃的绝热能力，并且其绝热能力可在三层窗用玻璃中或通过特殊涂层进一步得以提高和改善。因此，例如，含银涂层能够使红外辐射透射减少并因此降低了夏季建筑物的热量。除了重要的绝热性能之外，光学和美学特性在建筑窗用玻璃领域中起到日益重要的作用。
特别是对于具有昂贵玻璃外表面的建筑物而言，绝热效果起着重要的作用，这并不仅仅是由于成本的原因。由于极薄玻璃的绝热性通常次于砌砖（masonry），因此需要对这方面进行改善。
除了玻璃的性质和结构外，绝热窗用玻璃单元的其它部件也极具重要性。密封件尤其是间隔件对绝热窗用玻璃单元具有较大的影响。
间隔件内的渗漏可易于导致绝热玻璃之间的惰性气体损失。除了较差的绝热效果外，这可易于导致水分渗入绝热窗用玻璃单元。因此，绝热窗用玻璃单元的窗格之间由水分所形成的冷凝物使得光学质量显著降低并且在许多情况下使得需要更换整个绝热窗用玻璃单元。
改善密封件和相关导热率降低的一种可能的方法是在间隔件上施加屏障箔片。此箔片通常固定在外部密封区域中的间隔件上。常用的箔片材料包括具有良好气密性的铝或高级钢。同时，金属表面确保间隔件与密封化合物的良好粘附。
DE 40 24 697 A1公开了一种包括至少两个玻璃窗格和侧面间隔件（profile spacer）的不透水多窗格绝热玻璃。密封通过间隔件上的聚偏二氯乙烯膜或涂层来实现。此外，边缘胶合可使用含有的聚偏二氯乙烯的溶液来实现。
EP 0 852 280 A1公开了一种用于多窗格绝热窗用玻璃单元的间隔件。所述间隔件在粘合表面上包含金属箔片并在主体塑料中包含玻璃纤维份额（content）。
DE 196 25 845 A1公开了一种具有由热塑性烯烃制成的间隔件的绝热玻璃单元。所述间隔件具有小于1(g mm)/(mm2 d)的水蒸汽渗透率以及高拉伸强度和肖氏硬度。此外，所述间隔件包括气密膜作为水蒸汽屏障。
EP 0 261 923 A2公开了一种具有间隔件的多窗格绝热窗用玻璃单元，所述间隔件由具有集成干燥剂的水分可渗透的泡沫制成。该布置（arrangement）优选地通过外部密封件和气密防湿膜密封。所述膜可包含金属涂布的PET和聚偏二氯乙烯共聚物。
本发明的目的在于提供用于绝热窗用玻璃单元的间隔件，所述间隔件能够使长期绝热作用得以改善且同时能够使组装简单。
本发明的目的是根据本发明通过根据独立权利要求1所述的间隔件来实现。优选的实施方案在从属权利要求中呈现。
本发明的绝热窗用玻璃单元及其根据本发明的用途在其它从属权利要求中呈现。
用于多窗格绝热窗用玻璃单元的本发明间隔件至少包含由玻璃纤维增强的聚合物主体和聚合物绝热膜构成的复合材料。通过选择主体中的玻璃纤维份额，可改变和调整主体的热膨胀系数。通过调整主体和聚合物绝热膜的热膨胀系数，可避免不同材料之间由温度导致的张力以及绝热膜的片状剥落。所述主体优选地具有20%至50%，特别优选30%至40%的玻璃纤维份额。所述主体中的玻璃纤维份额同时改善了强度和稳定性。所述主体包括两个彼此平行的窗格接触表面，粘合表面和窗用玻璃内表面。第一窗格接触表面和第二窗格接触表面以及粘合表面彼此直接连接或或可选择地经由连接表面连接。优选地，两个连接表面相对于窗格接触表面优选地具有30°至60°的角度。绝热膜位于粘合表面上或可选择地位于粘合表面和连接表面上。绝热膜包含至少一个聚合物膜。将厚度为10µm至100µm的至少一个附加金属聚合物层或厚度为10nm至1500nm的陶瓷层施加到所述聚合物膜上。
在一个优选的实施方案中，聚合物层的厚度为5µm至80µm。在另一优选的实施方案中，聚合物层的厚度为10µm至80µm。
在一个特别优选的实施方案中，聚合物膜和聚合物层由相同的材料制备。这是特别有利的，因为所用材料差异较小简化生产周期。聚合物膜和聚合物层优选地以同一材料厚度使用，使得相同起始材料可用于绝热膜的所有聚合物组分。
绝热膜优选地包含至少两个金属层和/或陶瓷层，所述至少两个金属层和/或陶瓷层与至少一个聚合物层交替布置。例如，绝热膜可由金属层位于其上的聚合物膜、固定在所述金属层上的聚合物层和第二金属层制成。然而，优选地，设置向外（outward lying）的层包含聚合物并且由聚合物膜和/或聚合物层形成。还可在绝热膜内使用陶瓷层和金属层。可根据现有技术的极不相同的方法使绝热膜的交替组分彼此粘结或施加在彼此上。用于沉积金属或陶瓷层的方法对于本领域技术人员而言是熟知的。各个组分的粘结可使用粘合剂来实现。使用具有交替层顺序的绝热膜对于系统的防漏性而言是有利的。这些层中一个层的缺陷不会导致绝热膜的功能丧失。相比之下，就单层而言，甚至小的缺陷也可导致完全失效。此外，与厚层相比施加多个薄层是有利的，因为随着层厚度增加，内部粘附问题的风险增大。另外，较厚的层具有较高的传导性使得此类膜在热力学方面不太适合。
绝热膜的透气性优选地小于0.001g/(m2 h)。
由主体和绝热膜构成的复合材料的PSI值优选地小于（等于）0.05W/mK，特别优选地小于（等于）0.035W/mK。值0.035W/mK意味着在复合材料中每米的边缘长度和每开尔文的温差会损失小于0.035瓦特。绝热膜可施加，例如胶合在主体上。或者，绝热膜可与主体共挤出。
聚合物膜和/或聚合物层优选地包含聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、硅酮、丙烯腈类化合物、聚丙烯酸酯、聚丙烯酸甲酯、和/或其共聚物或混合物。
金属层优选地包含铁、铝、银、铜、金、铬和/或其合金或混合物。金属层的厚度为10nm至400nm、优选地厚度为10nm至300nm、特别优选地厚度为10nm至200nm。在一个替代实施方案中，金属层的厚度为30nm至400nm。在所提及的层厚内，可能观察到特别良好的绝热膜密封性。
金属层优选地通过汽相沉积施加到绝热膜上。
陶瓷层优选地包含硅氧化物和/或硅氮化物。陶瓷层的厚度优选地为10nm至200nm。
聚合物层的厚度优选地为5µm至80µm，特别优选地为10µm至80µm。
聚合物膜优选地具有1至4个金属层或陶瓷层。聚合物膜优选地具有1至4个聚合物层。
聚合物膜优选地具有金属/聚合物连续交替的2个金属层或陶瓷层和2个聚合物层。聚合物膜特别优选地具有金属/聚合物连续交替的3个金属层和3个聚合物层。
主体沿着窗用玻璃内表面优选地具有5.5mm至8mm的长度或宽度。通过绝热窗用玻璃单元的维度以及所需的间隙尺寸来确定精确直径。
主体沿着窗格接触表面优选地具有5mm至30mm的长度或高度。
主体优选地包含干燥剂，优选硅胶、分子筛、CaCl2、Na2SO4、活性炭、硅酸盐、膨润土、沸石和/或其混合物。干燥剂优选地掺入主体的多孔部分。干燥剂优选地与主体共挤出。窗用玻璃内表面优选地具有允许通过掺入主体中的干燥剂来吸收大气水分的开口。
主体优选地包含聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈、聚酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、优选丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯-聚碳酸酯(ABS/PC)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、PET/PC、PBT/PC和/或其共聚物或混合物。
本发明还包括具有至少两个窗格和围绕所述窗格的本发明间隔件的绝热窗用玻璃单元。外部绝热材料（优选塑料密封化合物）位于窗格与本发明间隔件之间的边缘空间中。外部绝热材料优选地包括聚合物或硅烷改性的聚合物，特别优选有机多硫化物、硅酮、RTV（室温硫化）硅橡胶、HTV（高温硫化）硅橡胶、过氧化物硫化硅橡胶和/或加成硫化硅橡胶、聚氨酯、丁基橡胶，和/或聚丙烯酸酯。窗格包含诸如玻璃和/或透明聚合物的材料。窗格的透光率优选地> 85%。原则上，窗格可具有不同的几何形状，例如矩形、梯形和圆形几何形状。窗格优选地具有热保护涂层。热保护涂层优选地包含银。为了能够完全地开拓节能可能性，绝热窗用玻璃单元可填充降低绝热窗用玻璃间隙中热传递值的惰性气体，优选氩气或氪气。
本发明还包括本发明间隔件在多窗格窗用玻璃单元中，优选在绝热窗用玻璃单元中的用途。
在下文中，参考附图对本发明进行详细解释。这些附图仅为示意性的并且未按真实比例绘制。它们决不限制本发明。这些附图示出：
图1：本发明间隔件的横截面；
图2：本发明绝热窗用玻璃单元的横截面；和
图3：本发明的绝热膜的横截面。
图1示出本发明间隔件(I)的横截面。玻璃纤维增强的聚合物主体(1)包括两个平行的窗格接触表面(1a, 1b)，所述接触表面产生与绝热窗用玻璃单元的窗格的接触。窗格接触表面(1a, 1b)经由外部粘合表面(1c)和窗用玻璃内表面(1d)连接。两个成角度的连接表面(1e, 1e’)优选地布置在粘合表面(1c)与窗格接触表面(1a, 1b)之间。连接表面(1e, 1e’)优选地相对于粘合表面(1c)呈30°至60°的角度α（阿尔法）。玻璃纤维增强的聚合物主体(1)优选地包含苯乙烯丙烯腈(SAN)和大约30重量%至40重量%的玻璃纤维。第一连接表面(1e)与第二连接表面(1e’)的成角度形状改善了玻璃纤维增强的聚合物主体(1)的稳定性并且实现了（如图2所示）本发明间隔件(I)的改善的胶合和绝热。绝热膜(2)固定在粘合表面(1c)上，绝热膜(2)包含至少一个图3中示出的聚合物膜(2a)、一个聚合物层(2b)和金属层(2c)或陶瓷层(2d)。聚合物主体(1)和绝热膜(2)一起产生复合材料(7)。本发明的整个间隔件(I)的导热率小于10W/mK，透气性小于0.001g/m2 h。本发明的复合材料(7)本身的PSI值小于0.035W/mK。本发明的间隔件改善了绝热作用。
图2示出本发明绝热窗用玻璃单元(II)的横截面。绝热膜(2)固定在其上的玻璃纤维增强的聚合物主体(1)布置在第一绝热玻璃窗格(5a)与第二绝热玻璃窗格(5b)之间。绝热膜(2)布置在粘合表面(1c)以及第一连接表面(1e)和第二连接表面(1e’)上。连同外部绝热层(4)，绝热膜(2)使窗格内部(6)绝热并且减少了从玻璃纤维增强的聚合物主体(1)至窗格内部(6)中的热传递。绝热膜可通过例如PUR热熔胶固定到聚合物主体(1)上。绝热粘合剂层（未示出）优选地布置在窗格接触表面(1a, 1b)与绝热玻璃窗格(5a, 5b)之间。这优选地包含聚合物或硅烷改性的聚合物，特别优选有机多硫化物、硅酮、RTV（室温硫化）硅橡胶、HTV（高温硫化）硅橡胶、过氧化物硫化硅橡胶和/或加成硫化硅橡胶、聚氨酯、丁基橡胶，和/或聚丙烯酸酯。第一绝热玻璃窗格(5a)和第二绝热玻璃窗格(5b)优选地具有相同的维度和厚度。窗格的透光率优选地> 85%。绝热玻璃窗格(5a, 5b)优选地包含玻璃和/或聚合物、优选地平板玻璃、浮法玻璃、石英玻璃、硼硅酸盐玻璃、碱石灰玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯和/或其混合物。在一个供选实施方案中，第一绝热玻璃窗格(5a)和/或第二绝热玻璃窗格(5b)可以复合玻璃窗格实现。本发明的绝热窗用玻璃单元(II)在这种情况下形成三层或四层窗用玻璃。干燥剂(3)掺入玻璃纤维增强的聚合物主体(1)内。干燥剂(3)可掺入中央中空空间内部或掺入玻璃纤维增强的聚合物主体(1)本身内。窗用玻璃内表面(1d)优选地包括允许与窗格内部(6)进行气体交换的较小开口或孔。
图3示出本发明绝热膜(2)的横截面。绝热膜(2)包含由LLDPE（线性低密度聚乙烯）制成的一个聚合物膜(2a) (Ø 12µm)、由PET制成的3个聚合物层(2b) (Ø 12µm)和由铝制成的3个金属层(2c) (Ø 50nm)。金属层(2c)和聚合物层(2b)在每种情况下均交替施加到聚合物膜(2a)上。金属层(2b)和聚合物层(2a)各自还可具有不同的层厚。本发明的绝热膜(2)的结构与常规的金属箔片或塑料薄膜相比降低了绝热膜的导热率。设有根据本发明提及的绝热膜(2)和玻璃纤维增强的聚合物主体(1)的复合材料(7)的导热率小于10W/mK。本发明的间隔件(I)的此低导热率显著地提高了绝热窗用玻璃单元的效率。
参考号码清单
(1) 玻璃纤维增强的聚合物主体
(1a) （第一）窗格接触表面
(1b) （第二）窗格接触表面
(1c) 粘合表面
(1d) 窗用玻璃内表面
(1e) （第一）连接表面
(1e') （第二）连接表面
(2) 绝热膜
(2a) 聚合物膜
(2b) 聚合物层
(2c) 金属层
(2d) 陶瓷层
(3) 干燥剂
(4) 外部绝热层
(5a) 第一窗格
(5b) 第二窗格
(6) 绝热窗用玻璃单元内部
(7) 由(1)和(2)构成的复合材料
(I) 本发明的间隔件
(II) 本发明的绝热窗用玻璃单元

Claims (17)

1.一种用于多窗格绝热窗用玻璃单元的间隔件，其至少包含由以下构成的复合材料(7)：
a.玻璃纤维增强的聚合物主体(1)，其包括彼此平行的两个窗格接触表面(1a, 1b)、粘合表面(1c)和窗用玻璃内表面(1d)，其中所述窗格接触表面(1a, 1b)和粘合表面(1c)彼此直接连接或经由连接表面(1e)连接；
b.绝热膜(2)，其在所述粘合表面(1c)上或所述粘合表面(1c)和所述连接表面(1e)上，其中
所述绝热膜(2)包含厚度为10µm至100µm的至少一个聚合物膜(2a)、厚度为5µm至80µm的至少一个聚合物层(2b)以及厚度为10nm至1500nm的金属层(2c)或厚度为10nm至1500nm的陶瓷层(2d)。
2.根据权利要求1所述的间隔件，其中所述聚合物膜(2a)和所述聚合物层(2b)由相同的材料制成。
3.根据权利要求1或2所述的间隔件，其中所述绝热膜(2) 包含与至少一个聚合物层(2b)交替布置的至少两个金属层(2c)和/或陶瓷层(2d)。
4.根据权利要求1至3中的一项所述的间隔件，其中所述复合材料(7)的PSI值小于0.05W/mK，优选地小于0.035W/mK。
5.根据权利要求1至4中的一项所述的间隔件，其中所述聚合物膜(2a)和/或聚合物层(2b)包含聚对苯二甲酸乙二醇酯、乙烯-乙烯醇、聚偏二氯乙烯、聚酰胺、聚乙烯、聚丙烯、硅酮、丙烯腈类化合物、聚丙烯酸甲酯和/或共聚物或其混合物。
6.根据权利要求1至5中的一项所述的间隔件，其中所述金属层(2c)包含铁、铝、银、铜、金、铬和/或其合金或混合物。
7.根据权利要求1至6中的一项所述的间隔件，其中所述金属层(2c)的厚度为10nm至400nm，选地地为10nm至300nm，特别优选地为10nm至200 nm。
8.根据权利要求1至7中的一项所述的间隔件，其中所述陶瓷层(2d) 优选地包含硅氧化物和/或硅氮化物或其混合物。
9.根据权利要求1至8中的一项所述的间隔件，其中所述聚合物层(2b)的厚度为10µm至80µm。
10.根据权利要求1至9中的一项所述的间隔件，其中所述聚合物膜(2a)具有1至4个金属层(2c)或陶瓷层(2d)。
11.根据权利要求1至10中的一项所述的间隔件，其中所述聚合物膜(2a)具有1至4个聚合物层(2b)。
12.根据权利要求1至11中的一项所述的间隔件，其中所述主体(1)沿着所述粘合表面(1c)和所述窗用玻璃内表面(1d)具有5.5mm至8mm的长度或宽度。
13.根据权利要求1至12中的一项所述的间隔件，其中所述主体(1)沿着所述窗格接触表面(1a, 1b)具有5mm至30mm的长度。
14.根据权利要求1至13中的一项所述的间隔件，其中所述主体(1)包含干燥剂，优选硅胶、分子筛、CaCl2、Na2SO4、活性炭、硅酸盐、膨润土、沸石和/或其混合物。
15.根据权利要求1至14中的一项所述的间隔件，其中所述主体(1)包含聚乙烯(PE)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯、聚丁二烯、聚腈、聚酯、聚氨酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯酸酯、聚酰胺、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、优选丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS)、丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯(ASA)、丙烯腈丁二烯苯乙烯-聚碳酸酯(ABS/PC)、苯乙烯丙烯腈(SAN)、PET/PC、PBT/PC和/或其共聚物或混合物。
16.一种绝热窗用玻璃单元，其包括至少两个窗格(5a, 5b)、围绕所述窗格的根据权利要求1至15中的一项所述的间隔件，和外部绝热层(4)。
17.根据权利要求1至15中的一项所述的间隔件在多窗格窗用玻璃单元，优选在绝热窗用玻璃单元中的用途。
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