CN1243502A - 双层玻璃 - Google Patents

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Abstract

一种双层玻璃,包括在一对平板玻璃1之间,沿板面留有间隔地设置数个隔离子2,两平板玻璃1的整个外缘上具有封止构件4,将两平板玻璃1之间的空隙部V密封在减压状态下,上述隔离子2相对于在通常时沿板厚方向施加的静态外压的作用维持规定的平板玻璃的间隔,并且,相对于沿板厚方向施加的动态冲击力的作用,产生塑性变形而实现应力缓和。

Description

双层玻璃
技术领域
本发明涉及一种在一对平板玻璃之间，沿板面留有间隔地设置数个隔离子，两平板玻璃的整个外缘上具有封止构件，将两平板玻璃之间的空隙部密封在减压状态下的双层玻璃。
背景技术
众所周知，使空气层介于一对平板玻璃之间而一体构成的双层玻璃的隔热性能较一块平板玻璃的隔热性能高，在这种双层玻璃中，具有其自身的厚度增大，难以不破坏包括框在内的美观性。因此，作为厚度薄、隔热性好的玻璃，可以考虑将数个隔离子(为了不使其成为透明性的障碍，采用形成圆柱状的隔离子)点状分布地配置在一对平板玻璃之间，同时在两平板玻璃的整个外缘部之间一体地设置例如低熔点玻璃制的封止构件，使上述空隙部为减压状态的双层玻璃。
通过设置各隔离子及封止构件，即使空隙部为减压状态，也可确保规定的两平板玻璃之间的间隔尺寸。但作为这种以往的双层玻璃，为了不仅相对于通常时沿板厚方向施加的静态外压的作用，而且即使相对于沿板厚方向施加的动态冲击力的作用也可维持规定的平板玻璃的间隔，所以上述隔离子是由高强度、不易塑性变形的材质(例如，不锈钢、镍、钼、钨、钽、钛、陶瓷)形成的。
但是，根据上述以往的双层玻璃，虽然隔离子自身的强度确实很高，且不易产生塑性变形，所以易于将两平板玻璃的间隔始终维持在规定值，但反过来，在上述的这种双层玻璃上作用有冲击力的情况下，具有难以缓和在隔离子和平板玻璃的接触点上发生的局部的强冲击力，以致平板玻璃易于破损的问题。
因此，本发明的目的是提供一种解除上述问题、相对于动态作用的外力不易破损的双层玻璃。
发明的公开
如图1、图2所示，权利要求1的本发明的特征结构为在一对的平板玻璃之间，沿板面留有间隔地设置数个隔离子，两平板玻璃的整个外缘上具有封止构件，将两平板玻璃之间的空隙部密封在减压状态下的双层玻璃中，上述隔离子相对于在通常时沿板厚方向施加的静态外压的作用维持规定的平板玻璃的间隔，并且，相对于沿板厚方向动态施加的冲击力的作用，产生塑性变形而可实现应力缓和。
根据权利要求1的发明特征结构，由于上述隔离子相对于沿板厚方向施加的静态外压的作用维持规定的平板玻璃的间隔，并且相对于沿板厚方向动态施加的冲击力的作用，产生塑性变形而可实现应力缓和，所以在通常的外压作用时，可维持规定的平板玻璃的间隔，同时在上述冲击力作用时，上述隔离子随着外力的作用而产生塑性变形，从而可保持在缓和了上述冲击力所引起的冲击的状态。其结果，可以缓和以往的那种平板玻璃和隔离子的接触点上发生的局部的强冲击力，并使平板玻璃不易破损。
而且，这种作用在例如上述封止构件为具有与上述隔离子同样的塑性变形的构件的情况下自然可以实现，在例如低熔点玻璃那样，由不易塑性变形的材料形成的情况下也可实现。
即，在上述封止构件是由不易塑性变形的材料形成的情况下，各隔离子的由于上述冲击力的作用而产生的压缩方向的变形量要比封止构件的部分容易增大，随着其变形量的差，特别是在平板玻璃的外缘部(与封止构件的接合部附近)上易于作用拉伸应力，但该拉伸应力在平板玻璃的拉伸耐力以内的状态下，上述隔离子可发挥相对于上述冲击力的缓和作用。
而且，权利要求2的本发明的特征结构为上述隔离子的直径尺寸为0.30～1.00mm，设置间隔为10～25mm，上述各数值范围中的常温耐力为4.5～9.5Kg/mm2。
根据权利要求2的发明特征结构，由于上述隔离子的直径尺寸为0.30～1.00mm，设置间隔为10～25mm，上述各数值范围中的常温耐力为4.5～9.5Kg/mm2而使隔离子并不显眼，所以在根本不损坏美观性的状态下，可实现权利要求1的发明所产生的作用效果。
在此，设隔离子的直径为D0，设置间隔为L，则隔离子上施加的压力由公式(1)得出。
P＝L2×P0/π(D0/2)2  ......(1)
其中，P0为从双层玻璃的外部作用的压力。
即，关于隔离子的直径，如果该值过小，则由隔离子产生的支持力易于作为集中负荷而作用在平板玻璃的局部上，易于使平板玻璃的局部损坏，而另一方面，如果该值过大，则很显眼，在破坏美观性的同时，特别是在使用透明平板玻璃的情况下，易于降低透明性。另外，如果该值进一步增大，则产生热穿流率上升，隔热效果降低的问题。因此，在可实现权利要求1的发明的作用效果的范围内，作为难以发生上述各问题的范围，将该隔离子的直径尺寸设定成0.30～1.00mm。
而且，关于隔离子的设置间隔，和上述隔离子的直径尺寸·常温时的耐力有密切关系，在可实现权利要求1的发明的作用效果的范围内，使隔离子的存在不显眼，防止美观性的降低，同时，作为即使随着外力的作用而产生弯曲，也可确保两平板玻璃之间的间隙的范围，将该隔离子的设置间隔尺寸设定成10～25mm。当该隔离子设置间隔尺寸超过25mm时，作用在单个隔离子上的通常的外力所产生的负荷增大，隔离子的变形达到在实质上不能忽视的量，丧失作为隔离子的功能的同时，隔离子正上方的平板玻璃外面上发生的拉伸应力也增大，而使平板玻璃易于破损。而且，当隔离子设置间隔尺寸小于10mm时，有导致热穿流率增大，隔热性能降低的危险性。
而且，关于隔离子常温时的耐力(产生0.2％永久变形率的应力值，该值越小，表示越容易塑性变形)，设定成在上述隔离子的直径尺寸·设置间隔的范围之内可实现上述权利要求1的发明的作用效果的范围。
而且，关于隔离子的高度，在可实现上述权利要求1的发明的作用效果的范围中，尽力减薄双层玻璃的整体厚度的同时，作为可在两平板玻璃之间形成间隙的范围，将该隔离子的高度尺寸设定成0.1～0.5mm。
通过具备以上各值的隔离子，能以缓和了的状态承受上述冲击力所产生的冲击，可缓和以往那种隔离子和平板玻璃的接触点上发生的局部的强冲击力，并可使双层玻璃不易破损。
另外，权利要求3的本发明的特征结构为上述一对平板玻璃之间的热穿流率为3.3Kcal/m2hr℃以下。
根据权利要求3的发明特征结构，除了可实现权利要求1或2的发明的作用效果之外，由于上述一对平板玻璃之间的热穿流率为3.3Kcal/m2hr℃以下，可进一步增加双层玻璃的隔热性。
另外，权利要求4的本发明的特征结构为将上述一对平板玻璃1中至少一方的平板玻璃1的厚度尺寸设定在2.7～3.3mm的范围内，将另一方的平板玻璃1的厚度尺寸设定成与上述一方的平板玻璃1的厚度尺寸相同或大于该值。
根据权利要求4的发明特征结构，除了可实现权利要求1-3的发明的作用效果之外，由于将上述一对平板玻璃中至少一方的平板玻璃的厚度尺寸设定在2.7～3.3mm的范围内，将另一方的平板玻璃的厚度尺寸设定成与上述一方的平板玻璃的厚度尺寸相同或大于该值，所以一块平板玻璃的厚度较薄的一对平板玻璃可在通过上述隔离子缓冲冲击的状态下一体地承受外力。其结果，在保持整体厚度较薄的状态下，可兼有隔热功能·缓冲功能，在恶劣的环境下也不易损坏，而获得性能优良的双层玻璃。
而且，通过将另一方的平板玻璃的厚度尺寸设定成比这一方的平板玻璃的厚度尺寸厚，可进一步提高双层玻璃的整体强度。
附图的简要说明
图1为表示的双层玻璃局部切损的立体图。
图2为双层玻璃的剖视图。
实施发明的最佳方式
为了进一步详细描述本发明，下面按照附图加以说明。
图1、图2表示本发明的双层玻璃的一实施例，双层玻璃P是使数个隔离子沿板面留有间隔地介于一对平板玻璃1之间，并减压密封两平板玻璃1A，1B之间的空隙部V而形成。
上述的一对平板玻璃1分别由厚度为3mm(以JIS规格而言为3mm平板玻璃，实际上，如果考虑厚度误差，则为2.7～3.3mm)、透明的浮法玻璃构成，在两平板玻璃的整个外缘上设置低熔点玻璃(例如玻璃焊药)的密封部(封止构件的一例)4，以实现上述空隙部V的密封。然后，上述空隙部V通过例如真空环境下的双层玻璃的制造或双层玻璃制造后的抽吸等方法构成呈减压环境(1.0×10-3托以下)的状态。
因此，两平板玻璃1的外周缘部通过一方的平板玻璃1A配置成沿板面方向突出的状态，从而形成突出部5，当上述密封部4形成时，在密封材料载放在该突出部5上的状态下，可有效并可靠地密封空隙部V的外周部。
上述隔离子2最好是常温时的耐力(产生0.2％的永久变形率的应力值，该值越小，表示越容易塑性变形)为4.5～9.5Kg/mm2的材料，在本实施例中，分别是由铝合金构成。当上述耐力过小时，由于作用于平板玻璃1上大气压使隔离子2产生显著的塑性变形，则具有不能维持上述空隙部V的危险性，从而隔热性能降低或平板玻璃1破损。另一方面，当上述耐力过大时，由于相对于沿板厚方向施加的动态冲击力的作用而几乎不产生变形，则难以实现其冲击力的缓和，在隔离子2和平板玻璃1的接触点上施加有所产生的局部强冲击力，从而使平板玻璃1破损。
而且，隔离子2是成形为圆柱形，其尺寸设定成直径为0.30～1.00mm，高为0.1～0.5mm。这样，通过与平板玻璃接触的部分形成为圆形，而不会在与两平板玻璃1相接触的部分上形成易发生应力集中的角部，可使平板玻璃1不易损坏。
另一方面，上述隔离子2的设置间隔设定成10～25mm。
如果对上述隔离子2的形成方法的一例加以说明，则准备作为原料的铝合金制的薄板(厚度为0.1～0.5mm)，通过对该薄板进行例如冲孔等的加工，可形成规定直径(0.30～1.00mm)的圆柱形隔离子。
而且，如果对双层玻璃P的形成方法的一例加以说明，则将形成了减压用贯通孔的一方的平板玻璃1A和未形成贯通孔的另一方的平板玻璃1B洗净，在平板玻璃1B上以规定的间隔(10～25mm)配置各隔离子2，将平板玻璃1A通过该隔离子2重叠在平板玻璃1B上，在一对平板玻璃的整个外缘上涂敷低熔点玻璃，在400～500度的环境温度下保持一小时左右，从而实现外周的密封。然后，从上述贯通孔排气，并且升温至120度的温度，促进从相对向的平板玻璃表面排放气体，通过在充分排放了气体的状态下密封上述贯通孔，即可形成双层玻璃P。
通过构成具有以上各设定值的双层玻璃，对于通常施加在板厚方向上的静态大气压(相当于上述的通常的外压)的作用，可维持规定的平板玻璃的间隔，并且对于施加的动态冲击力的作用，隔离子产生塑性变形而实现应力或冲击的缓和，使平板玻璃不易破损。
以下，对在调查了上述静态外力对双层玻璃的作用和对动态外力的适应性的基础上所实施的实验加以说明。
各实验中所使用的双层玻璃为以下的条件，即平板玻璃为3mm的浮法玻璃，大小为300mm×300mm。隔离子采用铝合金制的圆柱形，直径为0.5mm，高度为0.2mm。但是，根据实验，也使用了SUS304制的相同尺寸的隔离子作为比较例。
首先，调查隔离子的设置间隔的适当值的意思是指采用常温时耐力为5.6Kg/mm2的铝合金制隔离子，分别形成上述隔离子的设置间隔为从5～35mm、以5mm为单位设定的不同的双层玻璃，对此，进行热穿流率的测量(以JIS R3106的双层玻璃的热穿流率实验方法为基准)和过7日后的隔离子高度变化的测量。
上述热穿流率的测量结果如表1所示，隔离子的高度变化的测量结果如表2所示。
其中，隔离子的高度变化是以变形前后的体积不变化，根据直径的变化值，通过公式(2)计算出的。
根据((D0+d)/D0)2＝H0/(H0-h)得出
h＝H0(1-(D0/(D0+d))2)  ......(2)
其中，D0：隔离子的直径，d：直径的变化，H0：隔离子的高度，h：高度的变化。
从表1可知，当隔离子的设置间隔低于10mm时，热穿流率超过3.5Kcal/m2hr℃，与常用的空气层厚为6mm的双层玻璃所示的2.9Kcal/m2hr℃相比显著变差，这是所不希望的。
              表1
  隔离子间隔(mm)     热穿流率(kcal/m2hr℃)
    5101520253035     3.83.32.72.32.22.12.1
                            表2
隔离子间隔(mm) 隔离子直径变化(％) 隔离子高度变化(μm)
    5101520253035     023691739     误差内81222315597
由于当隔离子的高度变化超过40μm时，作用于低熔点玻璃的固定部分(外缘表面)上的拉伸应力而使该实验中作为对象的平板玻璃自然地损坏，所以隔离子的高度变化最好不到40μm。而作为满足这一条件的隔离子的设置间隔，从表2来看最好在25mm以下。
因此，从表1、表2可知，隔离子的设置间隔最好在10～25mm的范围内，这样，可制成具有适当的隔热性能，并且在自然的状态下不易损坏的双层玻璃。
以下，调查隔离子常温时的耐力适当值的意思是指以分别以20mm的间隔配置常温时耐力为2.9、4.1、5.6、7.1、9.2、11.7、15.5kg/mm2的上述铝合金制的隔离子，及作为比较例的SUS304制(常温时的耐力为21.0kg/mm2)的隔离子而形成的各双层玻璃为对象，进行了下述的实验。
首先，与上述同样地进行经过7日后的隔离子高度变化的测量，和由双层玻璃的正反面上安装的吸盘(直径为50mm)，对双层玻璃施加1000次沿厚度方向重复的负荷(最大为150kg/cm2、应力速度为100kg/m2·秒)后的隔离子的高度变化的测量(以下，称为振动后的高度变化测量)，调查满足不到隔离子高度变化的界限值的40μm的条件的隔离子常温时耐力的下限值。
上述经过7日后的隔离子高度变化的测量结果如表3所示，上述振动后的高度变化的测量结果如表4所示。
而且，以安全玻璃的检查基准(对照玻璃JIS R3205、强化玻璃JISR3206)为依据，进行使1.04Kg的钢球从高度为10cm的上方重复落到双层玻璃上时，双层玻璃损坏为止的落下次数的测量，和改变同样的钢球的落下高度，双层玻璃损坏时的落下高度的测量，调查了常温耐力的上限值。
落下次数的测量结果如表5所示，落下高度的测量结果如表6所示。
                             表3
常温时耐力(Kg/mm2) 隔离子的直径变化(％) 隔离子的高度变化(μm) 使用材料(JISH 4000中的铝合金号码)
    2.94.15.67.19.211.715.521.0     2319643210     685922151174误差内     A1050A3003A3105A3004A5052A5154A5182SUS304
                              表4
常温时耐力(Kg/mm2) 隔离子的直径变化(％) 隔离子的高度变化(μm) 使用材料(JISH4000中的铝合金号码)
    2.94.15.67.19.211.715.521.0     -32974210     损坏8133251575误差内     A1050A3300A3105A3004A5052A5154A5182SUS304
                         表5
常温时耐力(Kg/mm2) 冲击重复次数(次) 使用材料(JISH4000中的铝合金号码)
    2.94.15.67.19.211.715.521.0     50132010840(第一次即被损坏)0(第一次即被损坏)     A1050A3300A3105A3004A5052A5154A5182SUS304
                             表6
常温时耐力(Kg/mm2)     损坏时落下高度(cm) 使用材料(JISH4000中的铝合金号码)
最小值 最大值 平均值
    2.94.15.67.19.211.715.521.0     23232923131699     36364429231093  29.427.331.925.119.712.09.05.4     A1050A3300A3105A3004A5052A5154A5182SUS304
从表3、表4可知，满足不到隔离子高度变化的限值值40μm的隔离子的常温耐力最好在4.5Kg/mm2以上。
而且，从表5、表6可知，如果假设以损坏之前的落下次数约10次左右，损坏之前的落下高度为20cm左右为基准，则满足这些的隔离子的常温耐力最好为9.5Kg/mm2以下。
因此，根据表3～表6，隔离子的常温耐力最好在4.5Kg/mm2～9.5Kg/mm2的范围内，据此，可发挥缓和相对于动态的外力作用的冲击效果，例如，即使有较大的风压作用，也不易使玻璃损坏。
以下，对其它的实施例加以说明。
(1)上述隔离子并不仅限于上述实施例中所说明的铝合金制的隔离子，例如，也可是铝、金、铅、铟、锡、银、铜或以这些为主要成分的合金制品。也就是说，常温时耐力最好在压缩强度为4.5Kg/mm2～9.5Kg/mm2的范围之内。
(2)上述封止构件并不仅限于由上述实施例中说明的低熔点玻璃构成，例如，也可是由具备与上述隔离子同等程度的变形特性的材料形成，在这种情况下，相对于沿板厚方向施加的动态冲击力的作用，可更均匀地产生变形而实现应力缓和，使双层玻璃不易因冲击而损坏。
作为具体的材质，可列举出有机粘接剂、低熔点金属和可弯曲金属等。
而且，在这种情况下，也可是由确保封止构件和平板玻璃的密封性的其它密封构件组合而构成。
(3)上述平板玻璃并不仅限于上述实施例中说明的厚度为3mm的平板玻璃，也可是其它厚度的平板玻璃。而且，玻璃的种类可任意选择，例如，也可以是花纹玻璃、毛玻璃(通过表面处理而具有使光扩散功能的玻璃)、络网玻璃或强化玻璃、具有吸收红外线、吸收紫外线、反射红外线等功能的平板玻璃。
而且，即使在上述一对平板玻璃内的至少一方的平板玻璃的厚度尺寸设定在2.7～3.3mm的范围之内的情况下，另一方的平板玻璃的厚度尺寸也可设定在大于上述一方的平板玻璃的厚度尺寸。
工业上应用的可能性
如上所述，本发明的双层玻璃作为相对于动态作用的外力而不易破损的玻璃是有用的，特别适合于在作用有冲击力的情况下，作为可缓和隔离子和平板玻璃的接触点上发生的局部强冲击力的玻璃。

Claims (4)

1.一种双层玻璃，在一对平板玻璃之间，沿板面留有间隔地设置数个隔离子，两平板玻璃的整个外缘上具有封止构件，将两平板玻璃之间的空隙部密封在减压状态下，
上述隔离子相对于在通常时沿板厚方向施加的静态外压的作用维持规定的平板玻璃的间隔，并且，相对于沿板厚方向施加的动态冲击力的作用，产生塑性变形而实现应力缓和。
2.根据权利要求1所述的双层玻璃，上述隔离子的直径为0.30～1.00mm，设置间隔为10～25mm，上述各数值范围中的常温耐力为4.5～9.5Kg/mm2。
3.根据权利要求1或2所述的双层玻璃，上述一对平板玻璃之间的热穿流率为3.3Kcal/m2hr℃以下。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的双层玻璃，上述一对平板玻璃内的至少一方的平板玻璃的厚度尺寸设定成2.7～3.3mm的范围内，另一方的平板玻璃的厚度尺寸设定成与上述一方的平板玻璃的厚度尺寸相同或大于该值。
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