CN109715901A - 增强的隔热玻璃单元 - Google Patents

Abstract

披露了一种隔热玻璃单元(IGU)，所述隔热玻璃单元包括至少两块玻璃板和至少一个增强元件，所述至少一个增强元件增加所述IGU的至少一部分的弯曲刚度；并且披露了包括所述IGU的玻璃门或玻璃窗户。

Description

增强的隔热玻璃单元

本发明涉及一种包括玻璃板和增强元件以避免玻璃板过度弯曲的隔热玻璃单元(IGU)，更具体地涉及一种隔热玻璃单元，所述玻璃隔热单元包括至少两块玻璃板和由结构密封剂连接的增强元件。本发明还涉及包括IGU的玻璃门或玻璃窗户。

用于门或窗户的IGU通常提供用于闭塞建筑物中的开口。这些隔热玻璃单元应该抗风，即它们应该弯曲而不断裂。然而，窗玻璃的挠度或弯曲不得超过某个阈值。为了避免玻璃板过度弯曲，已经有不同的已知解决方案。

首先，增加玻璃板的厚度会导致窗玻璃变硬。然而，这也导致窗玻璃重量的增加，从而造成缺陷，诸如在定位期间发生困难或在密封件中应力增加等。这对于无支撑的窗玻璃尤其是一个问题。

另一种解决方案是仅使玻璃板的边缘变硬，如专利文献CH 703832B1所披露的。这种IGU包括由间隔物保持隔开的至少两块玻璃板。通过在玻璃板边缘处固定地连接到玻璃板的型材来改进刚性。这种共同的型材可以沿着两块玻璃板的外侧边周边地延伸，或者位于两块玻璃板之间。以此方式，玻璃板与型材一起形成具有改进刚度的IGU。

所述现有技术参考的隔热玻璃单元具有的缺点是在制造过程需要一个昂贵的附加步骤。制造效率受到影响，因为型材必须利用可硬化粘合剂固定到玻璃板，所述可硬化粘合剂是昂贵的并且需要一些时间和设备空间来硬化。并且，在特定粘合剂与IGU密封剂之间存在化学不相容的风险。

此外，根据玻璃板之间的距离，材型宽度必须适合于不同的IGU。因此，这种解决方案缺乏普遍性。

本发明的目的是补救前述现有技术的缺点。

因此，本发明的一个目的是提供一种具有改进刚度而不会显著增加重量的IGU，并且因此不会显著影响密封剂中的应力、也不会显著影响对这种IGU的操作。

本发明的另一个目的是提供包括通用增强元件的IGU，即增强元件的宽度不必调整到每个给定IGU的玻璃板之间的距离，或换句话说，相同宽度的增强元件可以使具有不同间隔物宽度的IGU变硬。

这也是本发明在其实施例的至少一个中的目的，即提供一种IGU，其提高了单元的刚度同时促进制造过程以降低成本。根据本发明的IGU允许使用单一密封剂来紧固增强元件并且将两块玻璃板固定在一起。以此方式，避免了前述现有技术中昂贵的附加步骤。因为不再使用特定的粘合剂，所以制造过程更快，并且没有必要等待粘合剂硬化。并且，消除了粘合剂与IGU密封剂之间存在化学不相容的风险。

本发明的至少一个实施例的另一目的是提供一种增强IGU，其在玻璃板之间具有小间隙(即小于12mm)，使得增强元件可以有利地完全嵌入在玻璃板之间。因此，引入增强元件的视觉冲击是最小的。

为此，本发明涉及一种隔热玻璃单元(IGU)，包括：

·至少两块玻璃板，所述至少两块玻璃板由结构密封剂连接，以及

·至少一个增强元件，所述至少一个增强元件至少部分地嵌入在所述玻璃板之间、并且通过所述结构密封剂连接到所述玻璃板，其特征在于，

所述增强元件使得增加所述IGU的至少一部分的弯曲刚度，并且

所述增强元件通过填满非结构元件的空间与所述玻璃板中的至少一个分离。

隔热玻璃单元(IGU)是指由至少两块玻璃板制成的任何组件，它减少了从窗玻璃的一侧到另一侧的热交换。玻璃板彼此分离、并且通过至少一个密封装置稳固在一起。通常，玻璃板也将通过至少一个间隔物彼此分开，所述至少一个间隔物通常在玻璃板之间伸展、并且可以填充有干燥剂材料。密封装置可以是多种不同类型的，通常是聚硫化物、聚氨酯或硅树脂。玻璃片与间隔物之间限定的空隙通常填充有干燥空气或惰性气体(诸如氩气或氪气、或它们的混合物)以减少热交换。本发明的IGU优选地是双层窗玻璃或三层窗玻璃。

玻璃板将从所有已知的玻璃技术中选择，其中包括：浮法透明玻璃、超透明玻璃或有色玻璃，任选地具有低辐射或太阳能控制涂层的，任选地钢化和/或层压的；具有动态性能的玻璃产品；所谓的活性玻璃，诸如电致变色的玻璃、至少部分喷涂的玻璃、至少部分釉面玻璃及其组合。玻璃板可以具有相同或不同的尺寸。

结构密封剂在此指的是具有在接合构件上传递动态负载或静态负载或两者的能力的弹性密封剂，所述接合构件暴露于诸如玻璃板重量、热膨胀或收缩、风等维修环境中。

在本发明中，结构密封剂将玻璃板连接在一起并且与增强元件连接。结构密封剂有助于IGU(水蒸气和绝缘气体)的气密性。结构密封剂沿着IGU的整个周边延伸。结构密封剂可以是多种不同类型的，通常是聚硫化物、聚氨酯或硅树脂，优选地是硅树脂。

增强元件是增加IGU的至少一部分的弯曲刚度的元件。在力学中已知弯曲刚度是材料杨氏模量和惯性矩的函数。因此，利用具有高杨氏模量的材料和/或增加惯性矩将导致弯曲刚度的增加。惯性矩是表征固体物质几何形状的物理量，也就是说，固体内部物质的分布。此外，对于矩形截面的梁，诸如矩形截面的增强元件，惯性矩已知与截面的高度和其宽度的三次方成比例。对于更复杂的形状，关系会更复杂，但元件的宽度仍然是增加惯性矩的重要因素。

在本发明中，刚度和弯曲刚度将在文本的其余部分可交换地使用。

因此，增强元件带来的效果是通过其几何形状、其在IGU中的位置、其性质或其组合来实现的。

因此，增强元件的杨氏模量总体上大于或等于结构密封剂的杨氏模量。适于制造增强元件并具有大于或等于结构密封剂之一的杨氏模量的材料的实例是金属、聚合物、陶瓷、或如碳纤维或玻璃纤维增强聚合物的复合材料。增强元件优选地具有大于或等于结构密封剂之一的杨氏模量、并且具有接近玻璃诸如玻璃纤维增强聚合物的热膨胀系数。

增强元件总体上是型材，即是具有恒定截面和长度成比例大于其截面的产品。所述截面可以具有技术人员已知的任何形状。截面的尺寸尽可能大，以增加尽可能多的惯性矩，但是由IGU的配置或使用它的应用来限制。例如，增强元件的宽度受到玻璃板之间可用空间的限制，增强元件在窗玻璃内的高度受到在透明区域上可接受的视觉冲击的限制。

应力集中可以发生在结构密封剂中，所述结构密封剂在增强元件、结构密封剂同所述元件与玻璃板之间的空间之间的接触区域附近。为了避免或减少这种现象，在这个区域中的增强元件的边缘优选地是有斜面的或修圆的。当几个所述接触区域存在于IGU中时，这些区域附近的增强元件的不同边缘类似地是有斜面的或修圆的。为了简化增强元件的制造，增强元件的其他边缘可以类似地是有斜面的或修圆的。

增强元件沿着元件长度可以是平的、中空的、开放的(U形)、穿孔的或者这些结构的混合。

增强元件至少部分地沿着IGU的边缘延伸。增强元件可以是连续元件，或者由几个连续或不连续的部分构成。优选地，增强元件是沿着IGU的整个周边延伸的连续元件，当与不连续元件相比时，所述增强元件带来了更高的惯性矩并且更容易安装。

增强元件至少部分地嵌入在玻璃板之间、并且通过结构密封剂连接到玻璃板。

在根据本发明的实施例中，增强元件完全嵌入在玻璃板之间。本实施例对于玻璃外观(诸如对于无框门或无框窗户)是关键特征的应用特别有利。

在根据本发明的另一实施例中，增强元件突出超出玻璃板中的至少一个。由于元件突出部分的高度和宽度不再受到玻璃板之间可用空间的限制，此特定实施例允许进一步硬化IGU。一个实例是阶梯形IGU，其中玻璃板具有不同的尺寸。在这种情况下，增强元件突出超出较小的玻璃板，并且不会突出超出较大的玻璃板。

在本发明中，增强元件通过填满非结构元件的空间与玻璃板中的至少一个分离。

非结构元件是指不具有在接合构件上传递动态负载或静态负载或两者的能力的元件，所述接合构件暴露于诸如玻璃板重量、热膨胀或收缩、风等维修环境中。

在现有技术的配置中，结构粘合剂和增强元件存在于玻璃板之间的空间中。结构粘合剂必须足够大，以避免如本领域技术人员基于IGU的性质和IGU内部的应力所知的那样当窗玻璃在负载下时结构粘合剂破裂。结果，现有技术的增强元件具有有限的宽度并且提供有限的刚度改进。

在本发明中，用非结构元件代替结构粘合剂允许具有带有更大宽度的增强元件。事实上，在非结构元件中应力保持较低，并且避免了破裂的风险。因此，可以使用较小宽度的非结构元件，这允许在玻璃板之间存在较大的增强元件，从而提供增加的刚度改进。

非结构元件包括空气和/或非结构材料和/或非粘性件。当不同的非结构元件用于填充空间时，所述空间包括子空间，每个子空间包括非结构元件中的一个。当使用不同的非结构元件并且空气是它们中的一个时，空气位于与窗玻璃外部接触的子空间中。在这种情况下，由空气填充的子空间可以具有滴水槽功能。滴水槽的功能是避免水或冷凝物通过门或窗户流出。在这种情况下，子空间也可以自由容纳其他元件，诸如适合于门或窗户的水密性和气密性的预制的垫片。

适用于本情况的非结构材料是例如不可硬化的粘合剂(诸如聚异丁烯或丁基密封剂)、泡沫、双面泡沫粘合剂。这些材料明显比结构密封剂更具柔性。非粘性件的实例是件。非粘性件可以是IGU的永久件、或者可以在IGU使用寿命的某个时刻移除。现有技术的可硬化粘合剂不再被使用，并且当这种粘合剂硬化时不必等待。这种粘合剂允许更快的制造过程。

在本发明的另一特定实施例中，在增强元件的两侧存在填满非结构元件的空间。换句话说，增强元件通过填满非结构元件的空间与在各个侧上的两块相邻玻璃板分离。在本实施例中，增强元件可以在两块相邻玻璃板之间具有最大宽度，这有利于提高窗玻璃的刚度。

在IGU是三层IGU的特定情况下，至少一个增强元件可以位于任何一对玻璃板之间。至少一个增强元件也可以位于每对玻璃板之间。至少一个增强元件通过填满非结构元件的空间与至少一块玻璃板分开，所述至少一块玻璃板可以是三层窗玻璃的外部玻璃板或内部玻璃板中的任何一个。

本发明还涉及包括根据本发明的IGU的玻璃门或玻璃窗户。

根据本发明的IGU特别适用于无框玻璃门或无框玻璃窗户。无框玻璃门或无框玻璃窗户意味着通过消除窗扉的一些或全部框架元件，门或窗户的窗扇具有比标准窗扉更高的透明面积。在没有这种框架元件的情况下，IGU的增强元件有利地为门或窗户提供刚度。无框玻璃门或无框玻璃窗户优选地包括IGU，所述IGU包括完全嵌入在玻璃板之间的至少一个增强元件。增强元件不会突出超出玻璃板，也不会改变门或窗户的美感，这在玻璃外观是关键的这类应用中是很重要的。

无框玻璃门或无框玻璃窗户的特定实例是多窗扇玻璃门或窗户、包括至少两个相邻窗扇，在相邻窗扇之间没有竖框，并且所述窗扇中的至少一个包括根据本发明的IGU。这意味着所有的窗扇可以包括根据本发明的IGU，或者窗扇中的至少一个包括根据本发明的IGU，并且至少另一个包括常规IGU。根据本发明的IGU的至少一个增强元件优选地基本上沿着与另一窗扇相邻的IGU边缘中的至少一个延伸。这意味着至少一个增强元件沿着整个边缘或部分地沿着与另一窗扇相邻的边缘延伸。在相邻窗扇之间没有竖框的情况下，增强元件在这个边缘的位置有利地使多窗扇玻璃门或多窗扇玻璃窗户变硬。

无框玻璃门或无框玻璃窗户的另一特定实例是带形窗户，其包括在相邻的IGU之间没有竖框的至少两个相邻的IGU，并且所述IGU中的至少一个是根据本发明的IGU。这意味着带形窗户的所有IGU可以是根据本发明的IGU，或者它们中的至少一个是根据本发明的IGU，并且至少另一个是常规IGU。根据本发明的IGU的至少一个增强元件优选地基本上沿着与另一IGU相邻的IGU边缘中的至少一个延伸。这意味着至少一个增强元件沿着整个边缘或部分地沿着与另一IGU相邻的边缘延伸。在相邻的IGU之间没有竖框的情况下，增强元件在这个边缘的位置有利地使带形窗户变硬。

本发明还涉及用于制造本发明的IGU的工艺。IGU总体上根据包括以下步骤的方法生产：

·清洁玻璃板

·定位和紧固间隔物

·组装玻璃板和间隔物

·注入密封剂。

可选地，所述工艺包括注入惰性气体，例如氩气或氪气、或它们的混合物。

根据本发明的IGU的制造工艺包括引入增强元件的附加步骤，并且注入的密封剂是结构密封剂。增强元件的引入步骤可以在清洁玻璃板之后的任何时刻进行。例如，增强元件的引入步骤可以在组装玻璃板之前或者甚至在定位和紧固间隔物之前进行。可替换地，增强元件的引入步骤可以在组装玻璃板之前并且在定位和紧固间隔物之后进行。增强元件的引入步骤也可以在组装玻璃板之后并且在注入结构密封剂之前或者甚至在注入结构密封剂之后进行。当增强元件是沿着IGU的整个周边延伸的预制连续元件时，增强元件在组装玻璃板之前的任何时刻被引入。

在根据附图阅读以下描述之后，将更好地理解本发明，其中：

图1示出了本发明的具有两块玻璃板的IGU的第一实施例的横截面视图；

图2示出了本发明的具有两块玻璃板的IGU的第二实施例的横截面视图；

图3示出了本发明的具有两块玻璃板的IGU的第三实施例的横截面视图；

图4示出了本发明的具有两块玻璃板IGU的图3实施例的另一配置的横截面视图；

图5示出了本发明的具有三块玻璃板的IGU的第五实施例的横截面视图；

图6示出了本发明的具有三块玻璃板的IGU的第六实施例的横截面视图。

参照图1(其表示隔热玻璃单元的一个边缘)，IGU是具有两块玻璃板1’和1”的双层窗玻璃。玻璃板1’和1”通过结构密封剂2相互连接。两块玻璃板1’和1”由间隔物5间隔开，所述间隔物用两种密封剂6紧固到玻璃板，如任何常规的IGU那样。这里，增强元件3完全嵌入在两块相邻玻璃板1’和1”之间、并且通过结构密封剂2连接到玻璃板。增强元件3、结构密封剂2和空间4之间的接触区域附近具有倾斜边缘7和面向第一倾斜边缘的第二倾斜边缘。填充有双面泡沫粘合剂的空间4设在增强元件3与玻璃板1”之间。

本发明的IGU的图2实施例包括与图1实施例几乎相同的技术元件，这些技术元件具有相同的附图标记。在本实施例中，空间4包括填充有双面泡沫粘合剂的子空间4”和填充有空气的子空间4’。

本发明的IGU的图3实施例也包括与图1实施例几乎相同的技术元件，这些技术元件具有相同的附图标记。在本实施例中，填充有空气的空间4存在于具有大宽度的增强元件3的两侧，从而提供显著的弯曲刚度改进。

图4示出了图3实施例的另一配置，其中存在于增强元件3的两侧的空间4较大并且增强元件3较窄，从而与图3的配置相比提供了较低的弯曲刚度改进。

图5的实施例代表三层窗玻璃，所述三层窗玻璃具有两块外部玻璃板1’和1”以及一块较短的内部玻璃板1”’。玻璃板由两个间隔物5间隔开，所述间隔物通过密封剂6紧固到玻璃板。每个外部玻璃板1’、1”通过结构密封剂2连接到内部玻璃板1”’。大的单一增强元件3位于玻璃板1’与1”之间、并且通过结构密封剂2连接到玻璃板。填充有空气的空间4设在增强元件3与玻璃板1”之间。

图6的实施例代表另一种三层窗玻璃，所述三层窗玻璃包括与图5的实施例几乎完全相同的技术元件，这些技术元件具有相同的附图标记。两块外部玻璃板1’和1”以及内部玻璃板1”’具有相同的尺寸。玻璃板被两个间隔物5间隔开，所述间隔物通过密封剂6紧固到玻璃板。每个外部玻璃板1’、1”通过结构密封剂2连接到内部玻璃板1”’。位于玻璃板1’与1”’之间的增强元件3’是中空的，并且突出超出玻璃板1’。所述增强元件通过填充有双面泡沫粘合剂的空间4与玻璃板1’分离。位于玻璃板1”’与1”之间的增强元件3是平的、并且完全嵌入在玻璃板之间。所述增强元件通过填充有双面泡沫粘合剂的空间4与玻璃板1”分离。

下表给出了具有不同加固配置的三个IGU边缘在线性负载下的挠度值。

三个IGU中的每一个都包括厚度为6mm的两块玻璃板、厚度为18mm的一个间隔物以及高度为6mm的一种结构密封剂，即来自道康宁公司(Dow Corning)的DC 3362硅树脂。第一IGU是没有增强元件的常规IGU。第二IGU对应于在图4中所展示的配置。与第一IGU相比，第二IGU包括沿着整个负载边缘的增强元件，并且这个增强元件具有6mm的高度、6mm的宽度和等同于玻璃的杨氏模量。增强元件通过填充有空气的具有6mm宽度的空间与两块玻璃板分离。第三IGU对应于图3所示的配置。第三IGU也包括沿着整个负载边缘的增强元件，并且这个增强元件具有6mm的高度、12mm的宽度和等同于玻璃的杨氏模量。与第二IGU相比，增强元件通过填充有空气的具有3mm宽度的空间与两块玻璃板分离。

对于三个IGU，负载边缘是2m长，并且线性负载是9.6N/mm。挠度在负载边缘的中心处、垂直于玻璃板平面测量。

这个表示出了根据本发明的增强IGU比没有增强元件的IGU具有更高的弯曲刚度，如由较低的挠度值所论证的那样。此外，第三IGU(包括具有更大宽度的增强元件)提供了更高的刚度增加。

Claims (14)

1.一种隔热玻璃单元(IGU)，包括：

·至少两块玻璃板(1’，1”)，所述至少两块玻璃板由结构密封剂(2)连接，以及

·至少一个增强元件(3)，所述至少一个增强元件至少部分地嵌入在所述玻璃板(1’，1”)之间、并且通过所述结构密封剂(2)连接到所述玻璃板，

其特征在于，

所述增强元件(3)使得增加所述IGU的至少一部分的弯曲刚度，并且

所述增强元件通过填满非结构元件的空间(4)与所述玻璃板(1’，1”)中的至少一个分离。

2.根据权利要求1所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，所述增强元件(3)的杨氏模量大于或等于所述结构密封剂(2)的杨氏模量。

3.根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，所述增强元件(3)的在所述增强元件(3)、所述结构密封剂(2)同所述元件与玻璃板(1’，1”)之间的所述空间(4)之间的接触区域附近的边缘(7)是有斜面的或修圆的。

4.根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，所述增强元件(3)完全嵌入在所述玻璃板(1’，1”)之间。

5.根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，所述增强元件(3)突出超出所述玻璃板(1’，1”)中的至少一个。

6.根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，填充所述空间(4)的所述非结构元件包括空气和/或非结构材料和/或非粘性件。

7.根据权利要求6所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，填充所述空间(4)的所述非结构元件包括在与窗玻璃的外部接触的子空间(4’)中的空气。

8.根据权利要求7所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，所述子空间(4’)包括至少一个预制的垫片。

9.根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中，填满非结构元件的空间(4)存在于所述增强元件的两侧。

10.根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)，其中所述IGU是双层窗玻璃或三层窗玻璃。

11.一种玻璃门或玻璃窗户，包括至少一个根据前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元(IGU)。

12.根据权利要求11所述的玻璃门或玻璃窗户，其中，所述玻璃门或玻璃窗户是无框玻璃门或无框玻璃窗户。

13.根据权利要求12所述的无框玻璃门或无框玻璃窗户，其中，所述无框玻璃门或无框玻璃窗户是多窗扇玻璃门或玻璃窗户、包括至少两个相邻窗扇，在所述相邻窗扇之间没有竖框，并且所述窗扇中的至少一个包括根据权利要求1至10中任一项所述的IGU。

14.根据权利要求12所述的无框玻璃门或无框玻璃窗户，其中，所述无框玻璃门或无框玻璃窗户是带形窗户、包括至少两个相邻的IGU，并且在所述相邻的IGU之间没有竖框，并且所述IGU中的至少一个是根据权利要求1至10中任一项所述的IGU。