CN104445893A - 真空玻璃及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种真空玻璃，包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周气密封装，其中，下层玻璃上具有抽真空开口，其中：被置于抽真空开口中的胶球，其中，在上层玻璃与下层玻璃之间形成的内部被抽真空之后，所述胶球对抽真空开口进行第一级密封；被置于抽真空开口和胶球外部的玻璃平封材料，所述玻璃平封材料对抽真空开口和胶球进行第二级密封。本发明的真空玻璃提高了现有单道密封的真空玻璃可靠性、抗风压性能，并且延长了使用寿命等。

Description

真空玻璃及其制造方法

技术领域

本发明涉及真空玻璃制造技术领域，更为具体地，涉及一种真空玻璃及其制造方法。

背景技术

作为新型建筑节能材料，真空玻璃是采用保温瓶原理，以低熔点玻璃粉对两片玻璃进行封接，并抽制成10^-2Pa以上的高真空腔体。它具有优良的绝热性、隔音性、较高的日光透射性、红外光反射性及化学性能稳定性，具备保温、抗结露、隔声和节能、环保、附加值高等特点，是新一代的节能材料,产品可广泛应用于中高档建筑和家电、车船等交通运输领域及太阳能利用领域，具有广阔的市场前景。节能降噪的真空玻璃是继单层玻璃、中空玻璃之后，国际上推崇的第三代门窗玻璃。

长久以来，建筑玻璃中具有指标意义的深加工制品如钢化玻璃、夹层玻璃、中空玻璃等，都是由西方发达国家率先研制成功并大规模应用后才传入中国的。真空玻璃则不然，目前世界上只有日本和中国的三家企业能够进行批量生产，其它国家的相关研究都还处在试验室阶段。我国真空玻璃的研发与国外最先进技术保持一致，并率先解决了真空玻璃本体的安全性问题。国家发改委、工信部、住建部等已经将真空玻璃列为一种高效节能产品而大力推广，并制定了相应的行业标准，建立了行业协会。真空玻璃可以用于有保温、隔热、隔音等需求的建筑、家电、太阳能等应用领域。

普通单片玻璃的传热系数约在6W/(m²·K)，中空玻璃的传热系数约在3W/(m²·K)，而真空玻璃的传热系数小于1W/(m²·K)，甚至还能进一步达到0.6W/(m²·K)以下，即比单片玻璃节能10倍，比中空玻璃节能5倍。以1万㎡建筑物为例，采用真空玻璃塑钢窗每年至少节约采暖能耗1220吨标煤、减排二氧化碳3196吨。

真空玻璃是由两块以上的平板玻璃复合而成的。根据真空玻璃的性能要求制造真空玻璃的材料必须符合以下要求：一是边缘密封材料，必须要有高强度的粘结力，对各种气体均保持低渗透率和低放气性能，还要求这种材料的膨胀系数和平板玻璃保持一致。二是用来支撑平板玻璃的支撑物，必须能够承受10吨/m²的压力。

与已有的中空玻璃(普通双层玻璃)不同，真空玻璃由于需要对两层玻璃之间抽真空，因此在两片平板玻璃四周密封起来之后，会在一侧玻璃上留有用于抽真空的开口，从开口处对两层玻璃之间的空气进行抽真空的操作；待抽真空操作完成后，再对该开口进行密封。现有技术中，真空玻璃的侧密封(四周密封)技术主要有以下两种：

一种方式是利用低熔点玻璃粉加热熔化继而冷却对真空玻璃的侧边进行密封。采用较低熔点玻璃粉烧结的密封方式，为了延长产品使用寿命，少数真空玻璃内部还预先放置了工艺复杂、价格较高、需要高温激活的特种吸气剂，用于对真空玻璃内的空气进行吸附。这种密封方式的缺点是：两片玻璃在密封后会形成刚性连接，这样的连接方式造成抗风压能力减弱，产品性能完全依赖于低熔点玻璃粉的一次性烧结质量。如果烧结质量不好，则真空玻璃的耐用性则大大降低。

另一种方式是利用胶条或其它有机材料、无机非金属材料等对真空玻璃的侧边进行密封。采用胶条的密封方式，在常温或简单加热的情况下运用胶条(或胶片、胶体)或其它有机材料、无机非金属材料对组成真空玻璃的两片玻璃周边间隙进行密封。采用这种密封方式，可以不需要抽真空开口，在真空炉内直接高压成型。然而，缺点是封接在真空玻璃腔体内部的气体难以排除，真空度较低，真空玻璃的耐久性和耐候性(抵抗气候变化的特性)较差，产品寿命难以保证。

此外，在真空玻璃的内部支点的布置上，既有全部采用手工的；也有采用机械手的；还有采用丝网印刷的；更有采用酸性液体腐蚀的。这些布置内部支点方式的缺点是：手工方式效率低、重布和漏布率高；机械手方式成本较高、对支点材质和形状有严格要求；丝网印刷方式经常导致靠近网版边缘的部分漏布；酸性液体腐蚀方式容易造成环境污染和人身伤害。

发明内容

本发明的目的就是提供一种改良型真空玻璃的制作封接技术，以提高现有单道密封的真空玻璃可靠性、抗风压性能、延长使用寿命等。

在一个方面，本发明涉及一种真空玻璃，包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周气密封装，其中，下层玻璃上具有抽真空开口，其中：被置于抽真空开口中的胶球，其中，在上层玻璃与下层玻璃之间形成的内部被抽真空之后，所述胶球对抽真空开口进行第一级密封；被置于抽真空开口和胶球外部的玻璃平封材料，所述玻璃平封材料对抽真空开口和胶球进行第二级密封。

在另一个方面，本发明涉及一种真空玻璃，包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，其中，下层玻璃上具有被密封的抽真空开口，其中，用于下层玻璃与上层玻璃之间的两层侧密封材料包括：低熔点玻璃粉，所述低熔点玻璃粉灌注在下层玻璃与上层玻璃之间的四周间隙中，其中，所述低熔点玻璃粉与真空玻璃的周边留有余地；所述低熔点玻璃粉被加热以进行内层侧密封；弹性条，所述弹性条置于在真空玻璃的周边留有余地的位置处，用于进行外层侧密封。

在又一个方面，本发明还涉及一种制造真空玻璃的方法，所述方法包括：对下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周进行气密封装；从抽真空开口对在上层玻璃与下层玻璃之间形成的内部进行抽真空操作；利用置于抽真空开口内的胶球对所述抽真空开口进行第一级密封；对置于抽真空开口处的玻璃平封材料进行加热以及熔断，从而对抽真空开口和已经被密封于其中的胶球进行第二级密封。

在又一个方面，本发明还涉及一种制造真空玻璃的方法，所述方法包括：在下层玻璃与上层玻璃之间的四周间隙中灌注低熔点玻璃粉，其中，所述低熔点玻璃粉与真空玻璃的周边留有余地，所述低熔点玻璃粉被加热以进行内层侧密封；从抽真空开口对真空玻璃的内部进行抽真空操作，随后对抽真空开口进行密封；在真空玻璃的周边留有余地的位置处利用弹性条对真空玻璃进行外层侧密封。

附图说明

图1示出真空玻璃的截面剖视图；

图2示出真空玻璃的俯视图；

图3示出抽真空开口的细节示意图。

具体实施方式

本发明是针对现有技术中对抽真空开口进行单级密封和对真空玻璃的侧边进行单层密封的改进，提出一种真空玻璃及其制造方法。

第一实施例

在一个实施例中，详细描述本申请涉及的一种真空玻璃，该真空玻璃包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周气密封装。下层玻璃上具有抽真空开口，优选地，该抽真空开口被进行两级密封。需要说明的是，上层玻璃与下层玻璃仅是业内的通俗说法，不代表其必须具有上下的位置关系，同时，上层玻璃与下层玻璃所具有的功能、结构等之间也可以互换，例如，抽真空开口也可以开在上层玻璃处。

具体地，在通过抽真空开口对真空玻璃内部进行抽真空操作时，在该抽真空开口中预先放置一个胶球(或称为胶体、胶片)，该胶球可以是富含分子筛干燥剂的胶球，具有吸收一些空气的能力。由于该胶球具有吸收空气的能力，因此，其可以进一步吸收真空玻璃内部的残余空气。

在抽真空操作期间，抽真空的吸力会使得胶球有离开抽真空开口而向真空玻璃外移动的趋势，然而，由于抽真空设备中的真空杯会抵靠着下层玻璃及其抽真空开口，因此，胶球也不会被抽真空的吸力吸出到真空玻璃之外，而是可靠地位于抽真空开口之中。在抽真空操作完成时，由于真空玻璃内部的压强接近真空状态，而真空玻璃外部的压强处于正常大气压，因此，该胶球会被这个压力差而自然吸附到抽真空开口中。这样形成的对真空玻璃的密封被称为第一级密封。为了避免胶球经由抽真空开口被吸入到真空玻璃内，从而失去对抽真空开口的密封作用，优选地，抽真空开口形成为锥孔形或阶梯孔形，所形成的锥孔形或阶梯孔形在真空玻璃内的直径小于在真空玻璃表面处的直径，以阻止胶球被吸入到真空玻璃内。

为了更好地对下层玻璃上的抽真空开口进行密封，以及保证胶球仅吸收真空玻璃内的空气而不吸收外界的空气，优选地，还可以对抽真空开口和胶球进行第二级密封。

第二级密封可以是利用常规的玻璃平封材料，玻璃平封材料可以是低熔点玻璃粉，对其进行加热以封住抽真空开口及其中的胶球，随后通过自然冷却或通风冷却等方式，使得低熔点玻璃粉被平坦地密封在下层玻璃上。其中，玻璃平封材料可以是玻璃棒材或管材等，可以利用喷灯等加热设备将玻璃平封材料局部熔化，焊接在抽真空开口的表面。作为优选的例子，玻璃平封材料是一种与真空玻璃的膨胀系数相近的玻璃管或玻璃棒，通过在专用的带调节阀的喷灯火焰上进行局部加热、形成液态后，利用该玻璃平封材料的热塑性和热熔性进行焊接加工成型。即：像滴蜡烛那样，将玻璃液滴入抽真空开口内并迅速抹平，保持平板玻璃表面的平整度。

现有技术中通常利用毛细玻璃管对抽真空开口进行封口操作，类似暖水瓶的瓶胆外露的小凸起。为方便排气用玻璃管熔化及与平板玻璃的烧结，对抽真空开口密封完成后，基本上玻璃管都高出平板玻璃表面1厘米左右，为了防止该凸起于玻璃表面的玻璃管的磕碰会对其再加上金属保护帽。然而，本申请采用平封的方式，使得抽真空开口形成锥孔形或阶梯孔形，在不需要使用排气用玻璃管的情况下，采用富含分子筛干燥剂的胶球在真空与大气压之间的压力差引起的吸力作用下，在抽真空开口中直接实现第一道密封。由此，由于不使用排气用的玻璃管，因此可以将抽真空开口密封为平封形式的，而不必再凸起一个高度。

这里所述的低熔点，优选地指比下层玻璃的熔点低10-100℃，以避免在加热该低熔点玻璃粉时下层玻璃也被部分熔化，破坏下层玻璃的结构、硬度、应力等。优选地，低熔点玻璃粉的熔点可以是例如100-200℃，下层玻璃(和/或上层玻璃)的熔点可以是例如110-300℃。

与普通的双层中空玻璃不同，在真空玻璃中，为了避免上层玻璃与下层玻璃因为其间的真空(低压强)而被吸附到一起，上层玻璃与下层玻璃之间具有多个内部支点。多个内部支点优选地由耐高温釉料形成。此外，优选地，为了便于多个内部支点的固定，多个内部支点可以与上层玻璃或下层玻璃一体形成，以减少生产步骤和制造工艺。多个内部支点可以利用现有技术(例如，丝网印刷等)与上层玻璃或下层玻璃一体形成，优选地，还可以利用喷墨打印或3D打印的方式将耐高温玻璃釉料或玻璃墨水均匀分散地打印在该上层玻璃或下层玻璃的内表面，经过固化形成具有多个内部支点的上层玻璃或下层玻璃。

进一步地，在真空玻璃的侧边密封中，可以采用现有的常规密封方式。在现有的密封方式中，常用的是利用密封胶条进行密封或者利用低熔点玻璃粉进行密封，密封胶条在上层玻璃和下层玻璃之间形成柔性连接，而低熔点玻璃在熔断密封后在其间形成刚性连接。在高规格的要求下，密封胶条的潜在问题是容易老化，使用寿命不够长；而低熔点玻璃粉熔断的潜在问题是由于在上层玻璃和下层玻璃之间形成刚性连接，因此抗风压能力不够好，在极端大风的情况下真空玻璃存在直接破碎的潜在风险。

作为一种可替代的实施例，本申请提出对真空玻璃的侧边进行两层侧密封，两层侧密封的材料分别是低熔点玻璃粉和弹性条。作为内层侧密封，在下层玻璃与上层玻璃之间的四周间隙中灌注所述低熔点玻璃粉，其中，所述低熔点玻璃粉与真空玻璃的周边留有余地，所述低熔点玻璃粉被加热以进行所述内层侧密封。其中，对低熔点玻璃粉进行加热可以是封边炉中进行。作为外层侧密封，在上述真空玻璃的周边留有余地的位置处利用弹性条对真空玻璃进行外层侧密封。所述弹性条可以是富含分子筛干燥剂的胶条，其可以进一步吸附真空玻璃中的水汽和空气。

需要特别强调的是，本申请不只是对两种常规侧密封方式进行简单叠加，而是利用了这两种密封方式各自的优点，使得真空玻璃的侧边同时具有刚性连接与柔性连接两种性能，这两种性质相反的密封方式能够克服对方的缺点，既提高了产品的寿命，又提高了产品的抗风压能力，实现了良好的效果。

第二实施例

在另一个实施例中，详细描述本申请涉及的一种真空玻璃，该真空玻璃包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，其中，下层玻璃上具有被密封的抽真空开口。

其中，第二实施例中与第一实施例的相同的结构和功能被部分省略，以避免重复。

下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周气密封装，优选地，下层玻璃与上层玻璃之间进行两层侧密封，两层侧密封的材料分别是低熔点玻璃粉和弹性条。作为内层侧密封，在下层玻璃与上层玻璃之间的四周间隙中灌注所述低熔点玻璃粉，其中，所述低熔点玻璃粉与真空玻璃的周边留有余地，所述低熔点玻璃粉被加热以进行所述内层侧密封。其中，对低熔点玻璃粉进行加热可以是封边炉中进行。在内层侧密封完成之后，通过抽真空开口对真空玻璃内部进行抽真空的操作。随后，进行外层侧密封，具体地，在上述真空玻璃的周边留有余地的位置处利用弹性条对真空玻璃进行外层侧密封。所述弹性条可以是富含分子筛干燥剂的胶条，其可以进一步吸附真空玻璃中的水汽和空气。

具体地，在通过抽真空开口对真空玻璃内部进行抽真空操作时，在该抽真空开口中预先放置一个胶球(或称为胶体、胶片)，该胶球可以是富含分子筛干燥剂的胶球，具有吸收一些空气的能力。由于该胶球具有吸收空气的能力，因此，其可以进一步吸收真空玻璃内部的残余空气。

在抽真空操作期间，抽真空的吸力会使得胶球有离开抽真空开口而向真空玻璃外移动的趋势，然而，由于抽真空设备中的真空杯会抵靠着下层玻璃及其抽真空开口，因此，胶球也不会被抽真空的吸力吸出到真空玻璃之外，而是可靠地位于抽真空开口之中。在抽真空操作完成时，由于真空玻璃内部的压强接近真空状态，而真空玻璃外部的压强处于正常大气压，因此，该胶球会被这个压力差而自然吸附到抽真空开口中。这样形成的对真空玻璃的密封被称为第一级密封。为了避免胶球经由抽真空开口被吸入到真空玻璃内，从而失去对抽真空开口的密封作用，优选地，抽真空开口形成为锥孔形或阶梯孔形。

为了更好地对下层玻璃上的抽真空开口进行密封，以及保证胶球仅吸收真空玻璃内的空气而不吸收外界的空气，优选地，还可以对抽真空开口和胶球进行第二级密封。

第二级密封可以是利用常规的玻璃平封材料，玻璃平封材料可以是低熔点玻璃粉，对其进行加热以封住抽真空开口及其中的胶球，随后通过自然冷却或通风冷却等方式，使得低熔点玻璃粉被平坦地密封在下层玻璃上。

还需要进一步说明的是，在真空玻璃的制造过程中，抽真空开口的密封步骤以及侧边密封的步骤不一定是全部执行的，而是根据具体需要进行选择，可以仅执行对抽真空开口的两级密封和一个侧边密封步骤，也可以仅执行对抽真空开口的一级密封和两个侧边密封步骤，制造人可以根据具体的需要进行选择。此外，在对抽真空开口的两级密封和两个侧边密封的步骤均被执行的情况中，生产步骤的先后顺序也不是唯一的，而是有如下三种情况，在先执行了内层侧密封之后：i)进行外层侧密封，随后对抽真空开口进行第一级密封和第二级密封(参考第一实施例)；ii)进行第一级密封，随后进行外层侧密封，最后进行第二级密封(参考第二实施例)；iii)进行第一级密封，随后进行第二级密封，最后进行外层侧密封(参考第二实施例)。

综上所述，本发明具有如下有益效果：

1、相比于抽真空开口的单级密封，两级密封提高了真空玻璃的可靠性和使用寿命，增强了真空玻璃的气密性、水密性和耐候性。类似地，相比于真空玻璃侧边的一层密封，双层侧密封也提高了真空玻璃的可靠性和使用寿命，增强了真空玻璃的气密性、水密性和耐候性。

2、在对抽真空开口利用胶球进行密封以及对真空玻璃周边预留的空间利用弹性体进行外层侧密封时，由于胶球和弹性体均富含分子筛干燥剂(胶球和弹性体仅用于名称区分，其可以由同一种材料制成)，可以有效吸附真空腔体内的残余气体，延长了产品的使用寿命。

3、对真空玻璃的周边进行双层侧密封，使得双层玻璃之间既有柔性连接，又有刚性连接，由此提高了产品的抗风压能力。

4、将耐高温玻璃釉料(墨水)通过喷墨打印/3D打印等方式在上层玻璃或下层玻璃的内表面形成内部支点，提高了定位精度、尺寸厚度的可操控性和生产效率。

5、抽真空开口采用锥孔形或阶梯孔形，有助于利用真空与外界形成的压力差的吸附力而自动形成对抽真空开口的第一级密封。

6、将玻璃平封材料(玻璃棒材或管材)局部熔化、焊接在抽真空开口表面形成第二级密封后，可保持真空玻璃的表面平整度，即实现“平封口”。

本申请的权利要求书和说明书均是用于对本申请进行解释说明，而不是为了限制本申请。对本申请的任何显而易见的修改和变更均落入本申请的保护范围内。

Claims (10)

1.一种真空玻璃，包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周气密封装，其中，下层玻璃上具有抽真空开口，其特征在于：

被置于抽真空开口中的胶球，其中，在上层玻璃与下层玻璃之间形成的内部被抽真空之后，所述胶球对抽真空开口进行第一级密封；

被置于抽真空开口和胶球外部的玻璃平封材料，所述玻璃平封材料对抽真空开口和胶球进行第二级密封。

2.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于：

所述多个内部支点与上层玻璃或下层玻璃一体形成。

3.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于：

抽真空开口为锥孔形或阶梯孔形。

4.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于：

所述胶球是富含分子筛干燥剂的胶球。

5.根据权利要求1所述的真空玻璃，其特征在于，下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周的气密封装包括两层侧密封材料：

低熔点玻璃粉，所述低熔点玻璃粉灌注在下层玻璃与上层玻璃之间的四周间隙中，其中，所述低熔点玻璃粉与真空玻璃的周边留有余地；所述低熔点玻璃粉被加热以进行内层侧密封；

弹性条，所述弹性条置于在真空玻璃的周边留有余地的位置处，用于进行外层侧密封。

6.根据权利要求5所述的真空玻璃，其特征在于：

所述弹性条是富含分子筛干燥剂的胶条。

7.一种真空玻璃，包括上层玻璃、下层玻璃以及其间布置的多个内部支点，其中，下层玻璃上具有被密封的抽真空开口，其特征在于，用于下层玻璃与上层玻璃之间的两层侧密封材料包括：

低熔点玻璃粉，所述低熔点玻璃粉灌注在下层玻璃与上层玻璃之间的四周间隙中，其中，所述低熔点玻璃粉与真空玻璃的周边留有余地；所述低熔点玻璃粉被加热以进行内层侧密封；

弹性条，所述弹性条置于在真空玻璃的周边留有余地的位置处，用于进行外层侧密封。

8.根据权利要求5所述的真空玻璃，其特征在于，所述真空玻璃还包括：

被置于抽真空开口中的胶球，在上层玻璃与下层玻璃之间形成的内部被抽真空之后，所述胶球对抽真空开口进行第一级密封；

被置于抽真空开口和胶球外部的玻璃平封材料，所述玻璃平封材料对抽真空开口和胶球进行第二级密封。

9.一种制造真空玻璃的方法，其特征在于，所述方法包括：

对下层玻璃与上层玻璃之间沿其四周进行气密封装；

从抽真空开口对在上层玻璃与下层玻璃之间形成的内部进行抽真空操作；

利用置于抽真空开口内的胶球对所述抽真空开口进行第一级密封；

对置于抽真空开口处的玻璃平封材料进行加热以及熔断，从而对抽真空开口和已经被密封于其中的胶球进行第二级密封。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于：

多个内部支点与上层玻璃或下层玻璃一体形成，用喷墨打印的方式将耐高温玻璃釉料或玻璃墨水均匀分散地打印在该上层玻璃或下层玻璃的内表面，经过固化形成具有所述多个内部支点的上层玻璃或下层玻璃。