CN115075701A - 一种高速机车用侧窗玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明属于玻璃深加工技术领域，具体涉及一种高速机车用侧窗玻璃。本发明的侧窗玻璃包括外夹层玻璃、内夹层玻璃和二者之间的中空腔体，内夹层玻璃包括第三玻璃板、真空玻璃以及夹设在二者之间的第二粘结层。真空玻璃本身具有优异的隔热保温、隔声降噪性能，可有效阻挡外界热量传递和噪音传入，起到节能降噪的效果，本发明通过将真空玻璃与一玻璃板粘合后再与另一玻璃板制备成中空结构，可提高整个玻璃构件的抗冲击性能，使之在具有优异力学和光学性能基础上兼具节能降噪作用，可用作高速机车侧窗玻璃。

Description

一种高速机车用侧窗玻璃
技术领域
本发明属于玻璃深加工技术领域，具体涉及一种高速机车用侧窗玻璃。
背景技术
中国是世界上高速铁路运营里程最长、速度最快的国家。目前我国自主研发的高速机车速度已达350km/h，甚至可达435km/h。侧窗玻璃作为机车玻璃的重要组成部分，其各种性能(光学、力学、热学等)的好坏直接关系到机车的安全稳定运营及乘坐舒适性。
传统的高速机车用侧窗玻璃通常为夹层中空玻璃结构，利用中空结构带来一定程度的隔热、隔音效果。随着“双碳”目标的提出，对于交通工具的节能要求也越来越高，传统侧窗的中空玻璃结构已然达不到更高的节能要求。同时随着机车运行速度越来越快，对机车的安全和隔音性能也提出了更高的要求，特别是2020年12月高铁设置“静音车厢”后引发了社会的极大关注，“静音车厢”不但要减少机车内部的噪音，而且还要减少运行过程中外部噪音的传入。真空玻璃因兼具隔热和降噪双重功能而备受青睐，但真空玻璃本身也有缺陷，如抗冲击强度差，而高速机车绝大多数是双线建设，在两列机车会车时会产生很强的气动压力波，进而对机车侧壁和侧窗带来高强度的负压，导致真空玻璃尚无法直接适用于高速机车。
因此，如何在满足高速机车侧窗玻璃的力学和光学性能的基础上，进一步提高其隔热、隔音效果，是本领域亟待解决的一个技术难题。
发明内容
鉴于此，本发明要解决的技术问题是现有的高速机车侧窗玻璃隔热、隔音效果较差，从而提供一种力学和光学性能好且兼具节能降噪作用的多功能高速机车用侧窗玻璃。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一方面，本发明提供了一种中空玻璃，包括外夹层玻璃、内夹层玻璃和中空腔体，所述中空腔体设置在所述外夹层玻璃和所述内夹层玻璃之间，所述外夹层玻璃包括第一玻璃板、第二玻璃板以及夹设在所述第一玻璃板和所述第二玻璃板之间的第一粘结层；所述内夹层玻璃包括第三玻璃板、真空玻璃以及夹设在所述第三玻璃板与所述真空玻璃之间的第二粘结层。
本发明采用真空玻璃作为中空玻璃的内夹层玻璃的组成部分，一方面可以利用真空玻璃的隔热和降噪性能好的特点，有效阻挡外界热量的传递和噪音传播，起到节能降噪的目的，另一方面将真空玻璃与一玻璃板层合后再与另一玻璃板制备成中空结构，由此可提高整个玻璃构件的抗冲击性能，使之在具有力学和光学性能好的基础上兼具节能降噪作用。
在一种优选的实施方式中，所述真空玻璃包括第四玻璃板、第五玻璃板以及真空腔体，所述真空腔体设置在所述第四玻璃板和所述第五玻璃板之间，所述第四玻璃板、所述第五玻璃板的厚度分别为0.7～3.2mm，优选为1.8～3.2mm。采用超薄的第四玻璃板和第五玻璃板构建真空玻璃，在满足隔热降噪目标的基础上还可减轻整个玻璃构件的重量，同时也使得本发明的中空玻璃能够与现有的玻璃安装结构相配适。
在所述真空腔体中设置有若干呈阵列分布的支撑柱，所述支撑柱的两端分别与所述第四玻璃板、所述第五玻璃板相连；相邻所述支撑柱之间的间距为15～50mm，优选为20～30mm；所述支撑柱的直径为0.25～1mm，优选为0.4～0.6mm。通过优化支撑柱的间距以及支撑柱的大小尺寸，以保证真空玻璃的结构稳定性。
可选地，所述真空玻璃中真空腔体的厚度为0.1～0.5mm，真空度小于0.01Pa。
可选地，所述真空玻璃为无抽气口的真空玻璃、平封口的真空玻璃或所述第五玻璃板上含抽气口保护帽的真空玻璃，所述保护帽位于所述中空腔体内侧。
在另一种优选的实施方式中，所述真空玻璃还包括Low-E膜，所述Low-E膜设置在所述第四玻璃板和/或所述第五玻璃板的朝向所述真空腔体的一侧。具有Low-E膜的玻璃称为Low-E玻璃，此种玻璃具有对可见光高透过及对中远红外线高反射的特性，使之与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比，具有优异的隔热效果和良好的透光性。本发明通过在内夹层玻璃中采用Low-E玻璃，在保证高透光的前提下能够进一步阻挡外界热量的传递，起到节能的作用。可选地，所述Low-E玻璃为在线Low-E玻璃、离线单银Low-E玻璃、离线双银Low-E玻璃或离线三银Low-E玻璃。
在另一种优选的实施方式中，所述真空玻璃还包括防飞溅膜，所述防飞溅膜设置在所述真空玻璃远离所述中空腔体的一侧。特别是当真空玻璃位于整个玻璃构件的最内侧时增设一防飞溅膜，防飞溅膜的作用是当玻璃破碎时可以将破碎的玻璃粘结在防飞溅膜上，防止对车内乘客造成损伤。
在其他可选择的实施方式中，所述中空玻璃还包括电致变色膜，所述电致变色膜设置在所述第一玻璃板或所述第二玻璃板与所述第一粘结层之间，或者，所述电致变色膜设置在所述第三玻璃板或所述真空玻璃与所述第二粘结层之间。电致变色，是指材料的光学属性(反射率、透过率、吸收率等)在外加电场的作用下发生稳定、可逆的颜色变化的现象，在外观上表现为颜色和透明度的可逆变化。电致变色膜的引入，可通过外加电压实现玻璃着色态与褪色态的切换，以调节玻璃的着色深度，从而自动调节太阳光的透过率，具有一定的节能效果，同时可以替代遮阳纱窗或遮光板。
可选地，所述中空腔体的厚度为8～24mm，优选为12～16mm。
可选地，所述中空腔体用于容纳惰性气体，所述惰性气体的体积含量为90％以上，所述惰性气体包括氩气和/或氪气。
可选地，所述第三玻璃板的厚度为0.7～3.2mm，优选为1.8～3.2mm。
可选地，所述第一玻璃板的厚度为2～5mm，优选为2～4mm。
可选地，所述第二玻璃板的厚度为4～8mm，优选为5～6mm。
可选地，所述第一粘结层、所述第二粘结层的厚度分别为0.38～1.52mm，其材料为PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、PU(聚氨酯)或SGP(离子聚合物中间膜)。
可选地，所述第一玻璃板、第二玻璃板、第三玻璃板、第四玻璃板、第五玻璃板分别为化学钢化玻璃或物理钢化玻璃，其材质为钠钙玻璃、锂铝硅玻璃、钠铝硅玻璃、硼酸盐玻璃或微晶玻璃。
本发明所述的中空玻璃的传热系数≤0.32W/(m2·K)，100～5000Hz范围内的计权隔声量≥46dB，调光率范围≥60％，具有隔热降噪且能自动调光的优点。
另一方面，本发明还提供了一种高速机车用侧窗玻璃，所述高速机车用侧窗玻璃为上述的中空玻璃。本发明首创性地将真空玻璃应用于高速机车，使得高速机车的侧窗玻璃兼具现有机车玻璃的光学、力学性能，满足现有机车侧窗玻璃的装车要求，同时还具有更好的隔热保温、隔声降噪性能。
与现有技术相比，本发明的技术方案具有如下优点：
本发明提供的中空玻璃，包括外夹层玻璃、内夹层玻璃和设置在二者之间的中空腔体，其中内夹层玻璃包括第三玻璃板、真空玻璃以及夹设在二者之间的第二粘结层，进一步地真空玻璃包括第四玻璃板、第五玻璃板以及夹设在二者之间的真空腔体，在真空腔体中设置有若干呈阵列分布的支撑柱，支撑柱的两端分别与第四玻璃板、第五玻璃板相接触。通过采用真空玻璃作为中空玻璃的内夹层玻璃的组成部分，一方面可以利用真空玻璃的隔热和降噪性能好的特点，有效阻挡外界热量的传递和噪音传播，起到节能降噪的目的，另一方面将真空玻璃与一玻璃板粘合后再与另一玻璃板制备成中空结构，由此可提高整个玻璃构件的抗冲击性能，使之在具有力学和光学性能好的基础上兼具节能降噪作用，可用作高速机车侧窗玻璃，以满足高速机车对节能、降噪、透光度及抗冲击等多方面的要求。
现有的高速机车用侧窗玻璃是通过设置一片或两片灰玻来被动降低玻璃对太阳光的透光率，在阳光强烈的时候只能采用遮光板或遮光纱窗，而不能对玻璃的太阳光透过率进行调节，也无法改变玻璃整体的遮阳效果。本发明提供的高速机车用侧窗玻璃通过设置电致变色膜，可以在外加电压的作用下实现玻璃着色态-褪色态的切换，自动调控太阳光透过率，且调光幅度可达60％以上，可以代替遮光板或遮光纱窗使用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式中的技术方案，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例1提供的高速机车用侧窗玻璃的结构示意图；
图2为实施例2提供的高速机车用侧窗玻璃的结构示意图；
图3为实施例3提供的高速机车用侧窗玻璃的结构示意图。
其中，附图标记说明如下：
1-第四玻璃板；2-第五玻璃板；3-第三玻璃板；4-第一玻璃板；5-第二玻璃板；11-第一粘结层；12-第二粘结层；21-中空腔体；22-中空间隔条；23-结构胶；24-丁基密封胶；31-真空封接料；32-支撑体；41-电致变色膜；42-Low-E膜；43-防飞溅膜。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”、“第五”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
此外，下面所描述的本发明不同实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合。
实施例1
本实施例提供的高速机车用侧窗玻璃，如图1所示，包括外夹层玻璃、内夹层玻璃和中空腔体21，其中：
中空腔体21设置在外夹层玻璃和内夹层玻璃之间，具体地，中空腔体21是由结构胶23与外夹层玻璃、内夹层玻璃围合而成，中空腔体21的厚度为12mm，中空腔体21用于容纳惰性气体，惰性气体的体积含量为90％以上，惰性气体可以是氩气，也可以是氪气。在玻璃胶23的内侧(即朝向中空腔体的一侧)还设置有中空间隔条22，该中空间隔条22的两端部通过丁基密封胶24分别与外夹层玻璃、内夹层玻璃相连。本实施例中的中空间隔条22可以是充填有分子筛的铝条、不锈钢条、暖边条、超级间隔条等，以防止水汽进入中空腔体中。
外夹层玻璃包括第一玻璃板4、第二玻璃板5以及夹设在第一玻璃板4和第二玻璃板5之间的第一粘结层12，第一玻璃板4为5mm厚的化学钢化钠钙玻璃，第二玻璃板5为6mm厚的化学钢化锂铝硅玻璃，第一粘结层12的厚度为1.14mm，材料为PVB(聚乙烯醇缩丁醛)。外夹层玻璃主要起到提升抗冲击性能的作用。
内夹层玻璃包括第三玻璃板3、真空玻璃以及夹设在第三玻璃板3与真空玻璃之间的第二粘结层11，第二粘结层11的厚度为0.76mm，材料为PU(聚氨酯)，第三玻璃板3为1mm厚的化学钢化钠铝硅玻璃，第三玻璃板3朝向第二粘结层11的一侧设置有电致变色膜41，通过外加电压可实现玻璃着色态与褪色态的切换，从而自动调节太阳光的透过率，进一步达到节能的目的。真空玻璃临近中空腔体21设置，真空玻璃包括第四玻璃板1、第五玻璃板2以及真空腔体，第四玻璃板1和第五玻璃板2均为2mm厚的化学钢化钠铝硅玻璃，在第五玻璃板2朝向真空腔体的一侧设置有Low-E膜，在保证高透光的前提下能够进一步阻挡外界热量的传递，起到节能的作用。真空腔体设置在第四玻璃板1和第五玻璃板2之间，具体地，真空腔体是由真空封接料31与第四玻璃板1、第五玻璃板2围合而成，在真空腔体中设置有呈矩形阵列分布的支撑柱32，相邻两个支撑柱32之间的间距为25mm，支撑柱直径为0.5mm，支撑柱的两端分别与第四玻璃板1、第五玻璃板2直接接触。真空腔体中真空层的厚度为0.5mm，真空度小于0.01Pa。采用真空玻璃作为中空玻璃的内夹层玻璃的组成部分，一方面可以利用真空玻璃的隔热和降噪性能好的特点，有效阻挡外界热量的传递和噪音传播，起到节能降噪的目的，另一方面通过将真空玻璃与一玻璃板粘合后再与另一玻璃板制备成中空结构，由此可提高整个玻璃构件的抗冲击性能，使之在具有力学和光学性能好的基础上兼具节能降噪作用。
实施例2
除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
如图2所示，第三玻璃板3临近中空腔体21设置，在第四玻璃板1的外侧(即真空玻璃远离中空腔体的一侧)还设置有防飞溅膜43，中空腔体21的厚度为16mm，第一玻璃板4为4mm厚的物理钢化硼酸盐玻璃，第二玻璃板5为4mm厚的物理钢化硼酸盐玻璃，第三玻璃板3为2.5mm厚的化学钢化微晶玻璃，第四玻璃板1和第五玻璃板2均为2mm厚的化学钢化锂铝硅玻璃。
实施例3
除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
如图3所示，电致变色膜41设置在第一玻璃板4朝向第一粘结层12的一侧。中空腔体21的厚度为14mm，第一玻璃板4为2mm厚的化学钢化钠钙玻璃，第二玻璃板5为5mm厚的化学钢化钠铝硅玻璃，第三玻璃板3为3mm厚的化学钢化微晶玻璃，第四玻璃板1为2mm厚的化学钢化钠铝硅玻璃，第五玻璃板2为3mm厚的化学钢化钠铝硅玻璃。
对比例1
除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
用单层玻璃板替代内夹层玻璃中的真空玻璃，该单层玻璃为4mm厚的化学钢化钠铝硅玻璃。
对比例2
除以下内容外，其余内容与实施例1相同。
内夹层玻璃即为实施例1中的真空玻璃。
试验例
对本发明实施例1-3、对比例1-2制得的侧窗玻璃的隔热性能(以传热系数U值表示)、隔声性能(以计权隔声量Rw表示)、透光率调节范围(以可见光透过率Tv表示)、抗风压载荷疲劳强度(参照GB/T32059-2015，1级压力4500Pa循环100万次，2级压力6000Pa循环20万次、3级压力6000Pa循环200次)、厚度(以d表示)及重量(以m表示)分别进行测试，玻璃尺寸均为1000mm*700mm，结果如表1所示。
表1不同配置玻璃性能比较
Figure BDA0003721216550000081
注：以上数据为每组3块样品的平均数据。
从表1可以看出，实施例1～3制得的侧窗玻璃在与对比例1的厚度和重量相当的情况下，具有更优异的隔热隔声性能以及同等的抗冲击性能和光学性能，这说明本发明提供的侧窗玻璃在具备优异的力学和光学性能基础上兼具节能降噪效果。对比例2因内夹层玻璃只有真空玻璃，故而抗冲击性能较差，同时由于未设置光致变色膜，因此不具备调节透光率的作用。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种中空玻璃，包括外夹层玻璃、内夹层玻璃和中空腔体(21)，所述中空腔体(21)设置在所述外夹层玻璃和所述内夹层玻璃之间，所述外夹层玻璃包括第一玻璃板(4)、第二玻璃板(5)以及夹设在所述第一玻璃板(4)和所述第二玻璃板(5)之间的第一粘结层(12)；其特征在于：
所述内夹层玻璃包括第三玻璃板(3)、真空玻璃以及夹设在所述第三玻璃板(3)与所述真空玻璃之间的第二粘结层(11)。
2.根据权利要求1所述的中空玻璃，其特征在于，所述真空玻璃包括第四玻璃板(1)、第五玻璃板(2)以及真空腔体，所述真空腔体设置在所述第四玻璃板(1)和所述第五玻璃板(2)之间，所述第四玻璃板(1)、所述第五玻璃板(2)的厚度分别为0.7～3.2mm，优选为1.8～3.2mm。
3.根据权利要求2所述的中空玻璃，其特征在于，在所述真空腔体中设置有若干呈阵列分布的支撑柱，所述支撑柱的两端分别与所述第四玻璃板(1)、所述第五玻璃板(2)相连；和/或，
相邻所述支撑柱之间的间距为15～50mm，优选为20～30mm；和/或，
所述支撑柱的直径为0.25～1mm，优选为0.4～0.6mm。
4.根据权利要求1所述的中空玻璃，其特征在于，所述真空玻璃中真空腔体的厚度为0.1～0.5mm，真空度小于0.01Pa。
5.根据权利要求1所述的中空玻璃，其特征在于，所述真空玻璃还包括Low-E膜，所述Low-E膜设置在所述第四玻璃板和/或所述第五玻璃板(2)的朝向所述真空腔体的一侧；和/或，
所述真空玻璃还包括防飞溅膜，所述防飞溅膜设置在所述真空玻璃远离所述中空腔体的一侧。
6.根据权利要求1～5任一项所述的中空玻璃，其特征在于，所述中空玻璃还包括电致变色膜，所述电致变色膜设置在所述第一玻璃板(4)或所述第二玻璃板(5)与所述第一粘结层(12)之间，或者，所述电致变色膜设置在所述第三玻璃板(3)或所述真空玻璃与所述第二粘结层(11)之间。
7.根据权利要求1所述的中空玻璃，其特征在于，所述中空腔体(21)的厚度为8～24mm，优选为12～16mm；和/或，
所述中空腔体(21)用于容纳惰性气体，所述惰性气体的体积含量为90％以上，所述惰性气体包括氩气和/或氪气。
8.根据权利要求1所述的中空玻璃，其特征在于，选自以下特征A～F中的任意一项或多项：
A.所述第三玻璃板(3)的厚度为0.7～3.2mm，优选为1.8～3.2mm；
B.所述第一玻璃板(4)的厚度为2～5mm，优选为2～4mm；
C.所述第二玻璃板(5)的厚度为4～8mm，优选为5～6mm；
D.所述第一粘结层(12)、所述第二粘结层(11)的厚度分别为0.38～1.52mm；
E.所述第一粘结层(12)、所述第二粘结层(11)的材质分别为聚乙烯醇缩丁醛、聚氨酯或SGP；
F.所述第一玻璃板(4)、第二玻璃板(5)、第三玻璃板(3)、第四玻璃板(1)、第五玻璃板(2)分别为化学钢化玻璃或物理钢化玻璃。
9.根据权利要求1～8任一项所述的中空玻璃，其特征在于，所述中空玻璃的传热系数≤0.32W/(m2·K)，100～5000Hz范围内的计权隔声量≥46dB，调光率范围≥60％。
10.一种高速机车用侧窗玻璃，其特征在于，所述高速机车用侧窗玻璃为权利要求1～9任一项所述的中空玻璃。
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