DE3871939T2 - MULTIPLE GLAZING. - Google Patents

MULTIPLE GLAZING.

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DE3871939T2 DE19883871939 DE3871939T DE3871939T2 DE 3871939 T2 DE3871939 T2 DE 3871939T2 DE 19883871939 DE19883871939 DE 19883871939 DE 3871939 T DE3871939 T DE 3871939T DE 3871939 T2 DE3871939 T2 DE 3871939T2
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Description

Diese Erfindung bezieht sich auf isolierende, abgedichtete Einheiten mit mehrfachen Schichten für die Gebäudeverkleidung, in die isolierende Abstandhalter für dieselben eingeschlossen sind und bei denen die mehrfachen Schichten typischerweise aus einem durchsichtigen Verglasungsmaterial bestehen.This invention relates to insulating, sealed, multiple-layer units for building cladding incorporating insulating spacers therefor, and wherein the multiple layers are typically made of a transparent glazing material.

Isolierende Glaseinheiten bestehen insgesamt aus zwei oder mehr parallelen Glasscheiben, die einen Abstand voneinander haben und bei denen der Raum zwischen den Scheiben längs des Scheibenumfangs abgedichtet ist, um einen Luftraum zwischen denselben einzuschließen. Längs des Umfangs des Raumes zwischen den beiden Scheiben sind Abstandsleisten angeordnet. Diese Abstandsleisten sind üblicherweise lange, hohle, gelochte Metallprofile, die meistens aus einer Aluminiumlegierung bestehen und entweder als Strangpreßling oder durch Walzen aus einem flachen Streifenmaterial hergestellt sind. Das hohle Innere des Abstandhalters enthält ein Trocknungsmittel, welches dazu dient, Restfeuchte zu absorbieren, die möglicherweise in der eingeschlossenen Luft vorhanden ist und zusätzliche Feuchtigkeit auf zusaugen, die möglicherweise im Lauf der Zeit in die abgedichtete Einheit eindringt. Die Abstandsstücke oder Abstandhalter sind bei typischer Verwendung von Eckkeilen zu einem insgesamt rechteckigen Rahmen zusammengesetzt.Insulating glass units consist of two or more parallel panes of glass spaced apart from one another, with the space between the panes sealed along the perimeter of the panes to enclose an air space between them. Spacer bars are arranged along the perimeter of the space between the two panes. These spacer bars are usually long, hollow, perforated metal sections, most often made of an aluminum alloy, either extruded or rolled from a flat strip material. The hollow interior of the spacer contains a desiccant which serves to absorb any residual moisture that may be present in the enclosed air and to soak up any additional moisture that may enter the sealed unit over time. The spacers or spacers are assembled into an overall rectangular frame using typical corner wedges.

Einheiten werden entweder mit einer Einfach- oder Doppeldichtung konstruiert. Bei Einheiten mit Einfachdichtung ist die bauliche Abdichtung sowie die Dampfsperre gegen Luft und Feuchtigkeit in einer einzigen Dichtung kombiniert. Zu den bei der Konstruktion mit Einfachdichtung üblicherweise benutzten Abdichtmassen gehören entweder thermoplastische, wie Butyl oder duroplastische, wie Polysulphid und Polyurethan. Allgemein sind die duroplastischen Versiegelungsstoffe für Feuchtigkeitsdampf durchlässiger als die thermoplastischen.Units are constructed with either a single or double seal. Single seal units combine structural sealing and air and moisture vapor barrier in a single seal. Sealants commonly used in single seal construction include either thermoplastic, such as butyl, or thermosetting, such as polysulphide and polyurethane. In general, thermosetting sealants are more permeable to moisture vapor than thermoplastic sealants.

Bei Doppeldichtungseinheiten gibt es eine innere Dichtung ebenso wie die hauptsächliche äußere Dichtung, wobei die innere insgesamt als zusätzliche Feuchtigkeit-Dampfsperre dient. Die innere Dichtung ist bei Doppeldichtungseinheiten typischerweise ein thermoplastischer Stoff, beispielsweise Polyisobutylen, und an den Seiten des Abstandhalters ist den Glasscheiben benachbart ein Wulst aus dem Polyisobutylen befestigt. Dann wird der Abstandhalterrahmen zwischen den Scheiben angeordnet und Wärme und/oder Druck aufgebracht, um sicherzustellen, daß das Polyisobutylen zusammengepreßt wird und voll auf die Oberfläche des Glases netzt. Für die zweite, äußere Dichtung ist es üblich, ein duroplastisches Versiegelungsmaterial, beispielsweise Silikon oder Polysulphid zu benutzten, welches in den nach außen weisenden Umfangskanal zwischen den beiden Glasscheiben eingebracht wird.In double seal units, there is an inner seal as well as the main outer seal, with the inner seal acting as an additional moisture vapor barrier. The inner seal in double seal units is typically a thermoplastic material, such as polyisobutylene, and a bead of the polyisobutylene is attached to the sides of the spacer adjacent to the glass panes. The spacer frame is then placed between the panes and heat and/or pressure is applied to ensure that the polyisobutylene is compressed and fully wetted onto the surface of the glass. For the second, outer seal, it is common to use a thermosetting sealing material, such as silicone or polysulphide, which is placed in the outward-facing peripheral channel between the two glass panes.

Bei abgedichteten Einheiten, die in herkömmlicher Weise unter Verwendung von Eckkeilen hergestellt sind, dringt etwa 50 Prozent des in die abgedichtete Einheit gelangenden Feuchtigkeitsdampfes durch die Eckverbindungen ein. Ähnlich geht bei mit gering leitfähigem Gas gefüllten, abgedichteten Einheiten etwa 50 Prozent des Gasverlustes aus den abgedichteten Einheiten auf das Konto der Eckverbindungen. Um die Haltbarkeit der abgedichteten Einheiten zu verbessern, können die Eckverbindungen weggelassen werden und die Metallabstandsleiste gebogen oder durch Strecken um die Ecken geformt werden. Um den Abstandhalterrahmen mit gebogener Ecke zu vervollständigen, können die beiden Enden des Metallabstandsstücks zusammengeschweißt oder gelötet werden. Mit dem Aufkommen automatisierter Geräte können Abstandhalterrahmen mit gebogenen Ecken höchst wirksam gefertigt werden.In sealed units manufactured in the conventional manner using corner wedges, approximately 50 percent of the moisture vapor entering the sealed unit enters through the corner joints. Similarly, in sealed units filled with low-conductive gas, approximately 50 percent of the gas loss from the sealed units occurs through the corner joints. To improve the durability of the sealed units, the corner joints can be eliminated and the metal spacer bar bent or formed by stretching it around the corners. To complete the bent-corner spacer frame, the two ends of the metal spacer can be welded or soldered together. With the advent of automated equipment, bent-corner spacer frames can be manufactured most efficiently.

Bei herkömmlichen, abgedichteten Verglasungseinheiten gibt es die Schwierigkeit, daß angesichts der hohen Leitfähigkeit des Aluminiumabstandhalters eine Wärmebrücke zwischen den Verglasungsschichten besteht, und das kann unter extremen Wetterbedingungen zum Beschlagen längs des Umfangs oder zur Bildung von Eis führen. Der Metallabstandhalter verursacht außerdem Glasspannungen, insbesondere bei Glas mit wenig emittierender Beschichtung. An kalten, sonnigen Tagen erwärmt sich die Mitte des inneren Glases und expandiert, aber da das Material vom kalten Glas des Umfangs eingehalten ist, entsteht im Glas Spannung. Unter extremen Bedingungen kann diese Spannung für den Bruch des Glases ausreichen. Diese bei der Verwendung eines leitfähigen Metallabstandhalters auftretenden Probleme werden jetzt noch krasser mit der Einführung einer Verglasung von hoher Wärmeleistung. Im Vergleich zur herkömmlichen Doppelverglasung (R-2 Mittenverglasung) reichen hohe Wärmeleistungseinheiten in der Leistung von R-4 bis R-12 (Mittenverglasung). Diese gesteigerte Wärmeleistung wird durch verschiedene Kombinationen von wenig emittierenden Beschichtungen, Füllung mit wenig leitfähigem Gas und zusätzliche Verglasungsschichten erzielt.With conventional sealed glazing units, there is the difficulty that, given the high conductivity of the aluminium spacer, a thermal bridge between the glazing layers and this can lead to fogging along the perimeter or the formation of ice under extreme weather conditions. The metal spacer also causes glass stresses, particularly in glass with a low emissive coating. On cold, sunny days the center of the inner glass heats up and expands but because the material is held in place by the cold glass of the perimeter, stress is created in the glass. Under extreme conditions this stress can be enough to break the glass. These problems associated with the use of a conductive metal spacer are now becoming even more acute with the introduction of high thermal performance glazing. Compared to conventional double glazing (R-2 center glazing), high thermal performance units range in performance from R-4 to R-12 (center glazing). This increased thermal performance is achieved through various combinations of low emissive coatings, low conductive gas filling and additional glazing layers.

Für die Verglasung mit hoher Wärmeleistung besteht eine Möglichkeit darin, die wenig emittierende Beschichtung auf eine aufschrumpfbare Folie aufzutragen, die im Innern von zwei äußeren Verglasungsschichten eingebaut ist. Das Verfahren zum Herstellen dieser Art abgedichteter Verglasungseinheit ist im US-Patent 4 335 166 beschrieben. Ein besonderes Herstellungsproblem besteht darin, daß zum Vermeiden einer Faltenbildung in der Feinfolie an der Ecke im Anschluß an das Wärmeschrumpfverfahren eher Stahlabstandhalter statt Aluminium benutzt werden, weil der Stahlabstandhalter eine größere Steifheit und Starrheit besitzt.For high thermal performance glazing, one possibility is to apply the low emissivity coating to a shrink-fit film that is installed inside two outer layers of glazing. The method for making this type of sealed glazing unit is described in U.S. Patent 4,335,166. A particular manufacturing problem is that to avoid wrinkling of the film at the corner following the heat shrink process, steel spacers are used rather than aluminum because the steel spacer has greater stiffness and rigidity.

Insbesondere bei Gebäuden mit einer großen Gefahr für Vandalismus können statt Glas bei der Herstellung der abgedichteten Einheit Plastikfolien benutzt werden. Die Vorteile der Verwendung von Plastik statt Glas bestehen in der größeren Sicherheit, niedrigeren Wartungskosten und erhöhtem Schutz ohne drohenden Glasbruch.Especially in buildings with a high risk of vandalism, plastic films can be used instead of glass in the manufacture of the sealed unit. The advantages of using plastic instead of glass are greater safety, lower maintenance costs and increased protection without the risk of glass breakage.

Der größte Nachteil bei der Verwendung von Kunststoff statt Glas besteht in einem baldigen Versagen der abgedichteten Einheit, verursacht hauptsächlich durch zwei Faktoren. Ein Grund liegt in der verstärkten Ansammlung von Feuchtigkeit und der Qualitätsverschlechterung des Trockenmittels, die aus der verhältnismäßig starken Permeabilität des Verglasungsmaterials aus Kunststoff resultieren. Ein zweiter Grund besteht im vorzeitigen Ausfall der Abdichtung aufgrund der verstärkten Expansion der Verglasungsschichten wegen des höheren Dehnungskoeffizienten des Verglasungsmaterials aus Kunststoff. Ein weiterer Nachteil besteht darin, daß wegen des Ansammelns von Feuchtigkeit innerhalb der abgedichteten Einheit hochleistungsfähige, wenig emittierende Beschichtungen nicht typischerweise in abgedichtete Kunststoffverglasungseinheiten eingebaut werden können, weil sich die Qualität dieser Beschichtungen rasch verschlechtert. Wegen der Durchlässigkeit des Verglasungsmaterials kann außerdem eine Füllung mit geringleitfähigem Gas nicht innerhalb der abgedichteten Verglasungseinheit vorgesehen werden, weil das Gas im Lauf der Zeit aus der Einheit diffundiert.The main disadvantage of using plastic instead of glass is early failure of the sealed unit, caused primarily by two factors. One is increased moisture accumulation and desiccant degradation resulting from the relatively high permeability of the plastic glazing material. A second is premature seal failure due to increased expansion of the glazing layers due to the higher coefficient of expansion of the plastic glazing material. Another disadvantage is that, due to moisture accumulation within the sealed unit, high performance, low emissivity coatings cannot typically be incorporated into sealed plastic glazing units because the quality of these coatings degrades rapidly. In addition, due to the permeability of the glazing material, a low conductivity gas fill cannot be provided within the sealed glazing unit because the gas diffuses out of the unit over time.

Für eine Verglasung, die hohe Sicherheit bietet, werden laminierte Folien aus Glas und Kunststoff verwendet. Wegen des höheren Dehnungskoeffizienten des Kunststoffs sind allerdings die Kunststoffolien typischerweise Zwischen zwei Glasscheiben geschichtet, um die Kunststoffolien gleichmäßig einzuhalten und dazu beizutragen, eine Schichtentrennung der Verglasungsschichten zu verhindern.For glazing that offers high security, laminated films of glass and plastic are used. However, because of the higher expansion coefficient of the plastic, the plastic films are typically sandwiched between two panes of glass to hold the plastic films evenly and help prevent delamination of the glazing layers.

Obwohl die meisten mehrfach verglasten Einheiten herkömmliche Metallabstandhalter aus Hohlprofilen einschließen, gibt es auch andere, speziellere Typen und Konstruktionen abgedichteter Einheiten mit Metallabstandhaltern. Zwei besondere Spezialausführungen abgedichteter Einheiten werden besonders hervorgehoben.Although most multi-glazed units incorporate conventional hollow metal spacers, there are other, more specialized types and designs of sealed units with metal spacers. Two special Special designs of sealed units are particularly highlighted.

Eine Spezialausführung einer abgedichteten Verglasungseinheit, die als bauliche Abstandhalterverglasung benutzt wird, weist ein rinnenartiges Metallabstandsstück auf, welches zusammen mit einem ein Trocknungsmittel enthaltenden, verformbaren Dichtungsmittelband benutzt ist. Die beiden Schenkel des Abstandsstücks sind mittels eines Baudichtungsmittels aus Silikon an den Verglasungsschichten angeklebt. Die Konstruktion der baulichen Abstandhalterverglasungseinheiten ist im einzelnen im US-Patent 4 552 790 beschrieben.A special type of sealed glazing unit used as structural spacer glazing includes a channel-like metal spacer used with a deformable sealant tape containing a desiccant. The two legs of the spacer are bonded to the glazing layers by means of a silicone structural sealant. The construction of structural spacer glazing units is described in detail in U.S. Patent 4,552,790.

Eine interessante Anwendung für bauliche Abstandhalterverglasung ergibt sich bei bündig verglasten Fenstern, die geöffnet werden können. Bei dieser Art von Fensterkonstruktion besteht keine Notwendigkeit für einen gesonderten Fensterstock, und die Beschläge zum Öffnen des Fensters, die Fensterdichtung und ähnliche Bauteile sind unmittelbar an der abgedichteten Einheit befestigt. Ein wesentlicher Vorteil dieser Art von Konstruktion für Verglasung mit hoher Wärmeleistung besteht darin, daß es ohne den stützenden Rahmen einen höheren Energiewirkungsgrad gibt. Zunächst gibt es aufgrund der vergrößerten Verglasungsfläche eine bessere Sonnennutzung. Zweitens sind die Wärmeverluste durch die verringerte Umfangsrahmenfläche geringer. Ein besonderes Problem hinsichtlich der Benutzung eines Metallabstandhalters für bündig verglaste Fenster besteht darin, daß in den Metallabstandhalter keine Löcher gebohrt werden können, da der Metallabstandhalter als Feuchtigkeitssperre dient und die Unversehrtheit der Feuchtigkeitsdampfsperre aufrechterhalten bleiben muß, damit die Unversehrtheit der Kantenabdichtung erhalten bleibt. Folglich ist es verhältnismäßig schwierig, die verschiedenen Fensterbauteile, wie Scharniere und Beschläge zum Öffnen an der abgedichteten Einheit zu befestigen.An interesting application for structural spacer glazing is in flush glazed windows that can be opened. In this type of window construction there is no need for a separate window frame and the hardware for opening the window, the window seal and similar components are attached directly to the sealed unit. A key advantage of this type of construction for high thermal performance glazing is that there is greater energy efficiency without the supporting frame. Firstly, there is better solar utilization due to the increased glazing area. Secondly, heat losses are reduced due to the reduced perimeter frame area. A particular problem with using a metal spacer for flush glazed windows is that holes cannot be drilled into the metal spacer because the metal spacer acts as a moisture barrier and the integrity of the moisture vapor barrier must be maintained in order to maintain the integrity of the edge seal. Consequently, it is relatively difficult to attach the various window components, such as hinges and opening hardware, to the sealed unit.

Eine zweite Spezialausführung einer abgedichteten Einheit wird mit einem Produkt in Form eines durchgehenden Streifens hergestellt, bei dem der Abstandhalter und das Dichtungselement in einem einzigen Erzeugnis kombiniert ist. Der Metallabstandhalter ist ein zu einem durchgehenden Zickzackprofil gebogener, flacher Metallstreifen, der innerhalb eines langgestreckten Bandes aus verformbarer Dichtungsmasse eingebettet ist, die ein Trocknungsmittel enthält. Das Produkt, welches im US-Patent 4 431 691 von Greenlee beschrieben ist, wird von der Tremco Inc., Cleveland, Ohio unter dem Namen "Swiggle Strip" (Wz) kommerziell vertrieben.A second special design of a sealed unit is made with a continuous strip product in which the spacer and the sealing element are combined in a single product. The metal spacer is a flat metal strip bent into a continuous zigzag profile and embedded within an elongated band of deformable sealant containing a desiccant. The product, described in U.S. Patent 4,431,691 to Greenlee, is sold commercially by Tremco Inc., Cleveland, Ohio under the name "Swiggle Strip" (TM).

Wie bei herkömmlichen abgedichteten Einheiten besteht das Hauptproblem bei der Benutzung von Metallabstandhaltern für diese Spezialkonstruktionen darin, daß der stark leitfähige Metallabstandhalter als Wärmebrücke dient, die Wärmeverlust und Kondensation um den Innenumfang der abgedichteten Einheit verursacht. Diese Schwierigkeit mit dem Wärmeverlust längs der Umfangskante wird nun, wieder wie bei herkömmlichen Einheiten, ausgeprägter mit der Einführung von Verglasungseinheiten von hoher Wärmeleistung.As with conventional sealed units, the main problem with using metal spacers for these specialty structures is that the highly conductive metal spacer acts as a thermal bridge causing heat loss and condensation around the inner perimeter of the sealed unit. This difficulty with heat loss along the perimeter edge is now becoming more pronounced, again as with conventional units, with the introduction of high thermal performance glazing units.

Um diese Schwierigkeit mit dem Wärmeverlust längs der Umfangskante anzugehen, sind im Verlauf der vergangenen zwanzig Jahre verschiedentlich Versuche unternommen worden, um zur Herstellung der Abstandhalterleiste anstelle von Metallen weniger leitfähige Kunststoffe zu benutzen. Diese Bemühungen um den Ersatz herkömmlicher thermoplastischer Stoffe haben sich jedoch nicht als erfolgreich erwiesen, da Kunststoffe insgesamt als Material für die Herstellung von Abstandhalterleisten ungeeignet sind. Zu den Hauptnachteilen herkömmlicher Kunststoffe gehört ein hoher Wärmedehnungskoeffizent, schlechte UV-Stabilität, hohe Übertragung von Feuchtigkeit, Dampf und Gas, geringe Starrheit oder Steifheit, schlechte Wärmestabilität mit flüchtigem Entgasen und Spannungsabnahme usw.To address this problem with heat loss along the peripheral edge, various attempts have been made over the past twenty years to use less conductive plastics instead of metals to make the spacer strip. However, these efforts to replace conventional thermoplastics have not proven successful, as plastics are generally unsuitable as a material for making spacer strips. The main disadvantages of conventional plastics include a high coefficient of thermal expansion, poor UV stability, high moisture, vapor and gas transmission, low rigidity or Stiffness, poor thermal stability with volatile outgassing and stress relaxation, etc.

Um diese mit herkömmlichen thermoplastischen Stoffen verbundenen Nachteile zu überwinden, sind kompliziertere Konstruktionen für den Abstandhalter entwickelt worden, bei denen verstärkte Kunststoffe technischer Qualität benutzt werden. In einem Fall, der aus US-Patent 4 479 988 hervorgeht, wird ein extrudiertes Polycarbonat mit Glasfaserfüllung benutzt. Der Vorteil besteht darin, daß der Dehnungskoeffizient des mit Glasfaser gefüllten Polycarbonats etwas reduziert ist. Allerdings ist der Dehnungskoeffizient immer noch größer als Glas.To overcome these disadvantages associated with conventional thermoplastics, more complex spacer designs have been developed using reinforced engineering grade plastics. In one case, shown in U.S. Patent 4,479,988, an extruded polycarbonate filled with glass fiber is used. The advantage is that the coefficient of expansion of the glass fiber filled polycarbonate is somewhat reduced. However, the coefficient of expansion is still greater than glass.

Bei einem weiteren, in US-Patent 4 551 364 und in US-Patent 4 564 540 dokumentierten Ansatz wird eine Glasfaserpultrusion benutzt. Der Vorteil besteht wiederum darin, daß der Dehnungskoeffizient von pultrudierter Glasfaser reduziert und in diesem Fall fast der gleiche ist wie der Wärmedehnungskoeffizient von Glas.Another approach, documented in US Patent 4,551,364 and US Patent 4,564,540, uses glass fiber pultrusion. The advantage is again that the expansion coefficient of pultruded glass fiber is reduced and in this case is almost the same as the thermal expansion coefficient of glass.

Diese Bemühungen um die Entwicklung von Abstandhaltern aus verstärktem Kunststoff haben sich gegenwärtig nicht als kommerziell erfolgreich erwiesen. Es scheint hauptsächlich fünf Faktoren zu geben, die für den Mangel an wirtschaftlichem Erfolg von Abstandhalterleisten aus verstärktem Kunststoff verantwortlich zu machen sind.These efforts to develop reinforced plastic spacers have not proven to be commercially successful at present. There appear to be five main factors responsible for the lack of commercial success of reinforced plastic spacer strips.

Ein Faktor ist der, daß die Kosten zum Herstellen von Abstandhaltern aus verstärktem Kunststoff sowohl für extrudierte als auch für pultrudierte Abstandhalter verhältnismäßig hoch sind. Für den extrudierten Abstandhalter sind die Produktions- und Materialkosten deshalb hoch, weil jeder Abstandhalter aus mit Glasfaser gefüllten Kunstharzen von technischer Qualität einzeln extrudiert werden muß und weil wegen der Glasfaserfüllung die Strangpreßwerkzeuge in regelmäßigen Intervallen ersetzt werden müssen. Für den pultrudierten Abstandhalter sind die Einrichtkosten für die Herstellung eines speziellen Profils hoch. Darüber hinaus sind die Wände des pultrudierten Profils verhältnismäßig dick und enthalten einen hohen Prozentsatz an Glasfasergehalt, so daß folglich die Materialkosten verhältnismäßig hoch sind, und wiederum müssen die Formen in regelmäßigen Intervallen ersetzt werden.One factor is that the cost of manufacturing reinforced plastic spacers is relatively high for both extruded and pultruded spacers. For the extruded spacer, the production and material costs are high because each spacer must be individually extruded from engineering grade glass fiber filled resins and because the glass fiber filling requires the extrusion dies to be replaced at regular intervals. For the pultruded spacers, the set-up costs for producing a specific profile are high. In addition, the walls of the pultruded profile are relatively thick and contain a high percentage of glass fiber content, so consequently the material costs are relatively high and again the molds have to be replaced at regular intervals.

Ein zweiter Faktor besteht darin, daß die verstärkten Kunststoffe selbst mit der Verstärkung in Form der Glasfaserfüllung noch verhältnismäßig durchlässig bleiben. Deshalb besteht die Sorge, daß im Lauf der Zeit Feuchtigkeitsdampf durch die Wände und Eckverbindungen des Abstandhalterrahmens aus Kunststoff in die abgedichtete Einheit eindringen kann und daß auf lange Sicht diese Übertragung von Feuchtigkeit zu einer Qualitätsverschlechterung des Trocknungsmittels und zum schließlichen Ausfall der abgedichteten Einheit führt. Dies Problem ist besonders bedeutsam, wenn Silikon als äußeres Versiegelungsmaterial bei der Herstellung der abgedichteten Einheit benutzt wird. Ähnlich besteht bei gasgefüllten Einheiten die Sorge, daß das wenig leitfähige Gas den Kunststoffabstandhalter durchdringt, und daß dies im Lauf der Zeit zu einer reduzierten Wärmeleistung führt.A second factor is that the reinforced plastics remain relatively permeable even with the reinforcement in the form of the glass fiber fill. Therefore, there is a concern that over time moisture vapor can penetrate through the walls and corner joints of the plastic spacer frame into the sealed unit and that in the long term this transfer of moisture will lead to deterioration of the desiccant and eventual failure of the sealed unit. This problem is particularly significant when silicone is used as an external sealing material in the manufacture of the sealed unit. Similarly, with gas filled units there is a concern that the low conductive gas will penetrate the plastic spacer and that this will lead to reduced thermal performance over time.

Ein dritter Faktor besteht darin, daß Abstandhalter aus verstärktem Kunststoff eine erhöhte Beanspruchung des Versiegelungsmaterials verursachen können, und diese erhöhte Beanspruchung kann zu einem vorzeitigen Ausfall der abgedichteten Einheit führen. Bei dem extrudierten, verstärkten Abstandhalter beruht die erhöhte Beanspruchung des Abdichtungsmittels auf der Tatsache, daß der Dehnungskoeffizient des mit Faser gefüllten Polycarbonats höher ist als der Dehnungskoeffizient des Glases. Hinsichtlich des pultrudierten Abstandhalters sind einige Hersteller von abgedichteten Einheiten der Meinung, daß es eine erhöhte Dichtungsmittelspannung wegen der extremen Starrheit und Steifheit des dickwandigen Abstandhalterprofils gibt.A third factor is that reinforced plastic spacers can cause increased stress on the sealant material, and this increased stress can lead to premature failure of the sealed unit. In the extruded reinforced spacer, the increased stress on the sealant is due to the fact that the coefficient of expansion of the fiber-filled polycarbonate is higher than the coefficient of expansion of the glass. With regard to the pultruded spacer, some sealed unit manufacturers believe that there is increased sealant stress due to the extreme rigidity and stiffness of the thick-walled spacer profile.

Ein vierter Faktor ist der, daß Abstandhalter aus verstärktem Kunststoff Produktionsschwierigkeiten verursachen können. Im Falle des extrudierten Abstandhalters bedeutet der dünne Querschnitt mit Glasfaserfüllung, daß das Abstandelement, wenn gewünscht, nicht ohne weiteres durch Wärme zusammengeschweißt werden kann. Hinsichtlich des pultrudierten Abstandelements bedeutet der hohe Prozentsatz an Glasfaserfüllung, daß beim Zerschneiden des Abstandhalters mit einer Säge sehr hohe Staubwerte anfallen. Die Abstandhalter sind von dem feinen Staub zum sauberen Zusammenbau abgedichteter Einheiten schwer zu reinigen.A fourth factor is that reinforced plastic spacers can cause manufacturing difficulties. In the case of the extruded spacer, the thin cross-section with glass fiber fill means that the spacer cannot be easily heat welded together if desired. With regard to the pultruded spacer, the high percentage of glass fiber fill means that very high levels of dust are generated when the spacer is cut with a saw. The spacers are difficult to clean of the fine dust for clean assembly of sealed units.

Ein funfter Faktor besteht darin, daß bei dem extrudierten Polycarbonatabstandhalter das Problem des flüchtigen Entgasens bei hohen Temperaturen nicht gelöst ist, und daß unter Verwendung des Polycarbonatabstandhalters hergestellte abgedichtete Einheiten gegenwärtig Schwierigkeiten haben, bei bestimmten Prüfungsanforderungen hinsichtlich der Haltbarkeit von abgedichteten Einheiten zu bestehen.A fifth factor is that the extruded polycarbonate spacer does not solve the problem of volatile outgassing at high temperatures and that sealed units made using the polycarbonate spacer currently have difficulty passing certain sealed unit durability testing requirements.

Es hat sich gezeigt, daß durch das Herstellen einer mehrfach verglasten, abgedichteten Einheit mit einem isolierenden Abstandhalter aus orientiertem, thermoplastischem, polymerem Werkstoff die beim Stand der Technik bestehenden Probleme überwunden werden konnten. Insbesondere hat sich herausgestellt, daß einige der offenkundigen Nachteile bei der Verwendung eines orientierten thermoplastischen Materials für die Herstellung von isolierenden Abstandhaltern zum Vorteil für den Entwurf des Produktes genutzt werden können.It has been found that by making a multi-glazed sealed unit with an insulating spacer made of oriented thermoplastic polymeric material, the problems existing in the prior art have been overcome. In particular, it has been found that some of the apparent disadvantages of using an oriented thermoplastic material for the manufacture of insulating spacers can be used to advantage in the design of the product.

Die vorliegende Erfindung bietet demgemäß eine aus mehrfachen Schichten bestehende, abgedichtete Einheit mit mindestens zwei Verglasungsschichten, die in gegenseitigem Abstand parallel zueinander angeordnet sind, und mit einem isolierenden Abstandhalter, der aus einem stark orientierten, thermoplastischen, polymeren Material hergestellt und dem Umfang der Verglasungsschichten benachbart zwischen ihnen angeordnet ist. Die erforderlichen physikalischen Eigenschaften des isolierenden Abstandhalters sind durch Steuern des Grades und der Richtungen der orientierten Molekularstruktur des thermoplastischen Stoffes oder der thermoplastischen Stoffe, aus denen er gebildet ist, im wesentlichen kontrolliert. Es ist typisch, daß die Orientierung des Polymerisats, aus dem der isolierende Abstandhalter besteht, größtenteils auf der Längsachse des Abstandhalters verläuft.The present invention accordingly provides a multi-layer sealed unit comprising at least two glazing layers which are in mutual spaced parallel to each other, and an insulating spacer made of a highly oriented thermoplastic polymeric material and disposed between them adjacent the periphery of the glazing layers. The required physical properties of the insulating spacer are substantially controlled by controlling the degree and directions of the oriented molecular structure of the thermoplastic material or materials from which it is formed. Typically, the orientation of the polymer comprising the insulating spacer is largely along the longitudinal axis of the spacer.

Die vorliegende Erfindung stellt auch einen isolierenden Abstandhalter für abgedichtete Einheiten aus Mehrfachschichten bereit, der aus einem stark orientierten, thermoplastischen, polymeren Werkstoff geformt ist. Die Wärmeleitfähigkeit, der Wärmedehnungskoeffizient und die Stumpfbiegeeigenschaften des Abstandhalters werden unter anderen physikalischen Eigenschaften des Abstandhalters durch Steuern des Orientierungsgrades und der Orientierungsrichtungen der Molekularstruktur des Materials, aus dem er gebildet ist, beherrscht.The present invention also provides an insulating spacer for multilayer sealed units formed from a highly oriented thermoplastic polymeric material. The thermal conductivity, coefficient of thermal expansion, and butt bending properties of the spacer, among other physical properties of the spacer, are controlled by controlling the degree and directions of orientation of the molecular structure of the material from which it is formed.

Zum Herstellen des orientierten thermoplastischen Werkstoffs können verschiedene Verfahren angewandt werden, und meistens gehört zu diesen Verfahren eine Art von Ziehen oder Strecken des isotropen Materials. Durch diesen Prozeß des Ziehens oder Streckens des thermoplastischen Materials wird die Molekularstruktur des isotropen Polymerisats ausgerichtet oder orientiert, und das Resultat ist ein Material mit wesentlich modifizierten Eigenschaften. Diese modifizierten Eigenschaften sind anisotrop. Die Eigenschaften des Materials in Ziehrichtung sind stark unterschiedlich von den Eigenschaften des Materials senkrecht zur Ziehrichtung. Die Materialeigenschaften unterscheiden sich auch deutlich je nach der Art des Polymerisats und insbesondere danach, ob das Polymerisat in seiner molekularen Struktur kristallin oder amorph ist. Insgesamt sind es die stärker kristallinen Polymere, die am meisten durch den Orientierungsprozeß des Polymergefüges beeinflußt werden. Außerdem ist insgesamt der Grad an Modifizierung der physikalischen Eigenschaften des orientierten thermoplastischen Polymerisats um so größer, je höher das Reckverhältnis ist.Various processes can be used to produce the oriented thermoplastic material, and most often these processes involve some form of drawing or stretching of the isotropic material. This process of drawing or stretching the thermoplastic material aligns or orientates the molecular structure of the isotropic polymer, and the result is a material with substantially modified properties. These modified properties are anisotropic. The properties of the material in the drawing direction are very different from the properties of the material perpendicular to the drawing direction. The material properties also differ clearly depending on the type of polymer and in particular on whether the polymer is crystalline or amorphous in its molecular structure. Overall, it is the more crystalline polymers that are most influenced by the orientation process of the polymer structure. In addition, the higher the stretch ratio, the greater the degree of modification of the physical properties of the oriented thermoplastic polymer.

Was isolierende Abstandhalter betrifft, machen es die modifizierten und verbesserten Eigenschaften des orientierten, thermoplastischen Werkstoffs möglich, isolierende Abstandhalter aus herkömmlichen thermoplastischen Stoffen, meistens ohne Bedarf an zusätzlicher Verstärkung zu fertigen. Die Benutzung orientierten thermoplastischen Materials führt zu vier hauptsächlichen Verbesserungen.As for insulating spacers, the modified and improved properties of the oriented thermoplastic material make it possible to make insulating spacers from conventional thermoplastics, usually without the need for additional reinforcement. The use of oriented thermoplastic material results in four main improvements.

Eine Verbesserung besteht in größerer Festigkeit und Steifheit in Reckrichtung. Der Vorteil dieser verbesserten strukturellen Eigenschaften liegt darin, daß die Profilwandstärke des Abstandhalters aus orientiertem thermoplastischem Stoff ohne Notwendigkeit für eine Glasfaserverstärkung dünn sein kann, daß die Kosten und das Gewicht des Abstandhalters gesenkt und außerdem der Verlust durch Wärmeableitung durch die dünnwandigen Profile reduziert wird. Die erhöhte Steifheit der Profile des isolierenden Abstandhalters beschleunigt außerdem den Prozeß des Zusammenbaus der abgedichteten Einheit, da der Abstandhalterrahmen leichter auf dem Glas so abgelegt werden kann, daß die Seiten des Rahmens mit den Rändern der Verglasungsscheiben parallel liegen.One improvement is greater strength and stiffness in the stretch direction. The advantage of these improved structural properties is that the oriented thermoplastic spacer profile wall thickness can be thin without the need for glass fiber reinforcement, reducing the cost and weight of the spacer and also reducing the loss due to heat dissipation through the thin walled profiles. The increased stiffness of the insulating spacer profiles also speeds up the process of assembling the sealed unit as the spacer frame can be more easily laid down on the glass so that the sides of the frame are parallel to the edges of the glazing panes.

Eine zweite Verbesserung besteht im erhöhten Widerstand gegen eine Qualitätsverschlechterung durch ultraviolette Strahlung (UV). Der Vorteil der verbesserten Wetterbeständigkeit liegt darin, daß es für bestimmte Typen thermoplastischer Stoffe unnötig ist, einen eigenen UV-Blocker vorzusehen, und daß die Stirnseite des Abstandhalters aus orientiertem Kunststoff, selbst wenn sie lange Zeit Sonnenlicht ausgesetzt war, nicht stäubt oder abplatzt. Auch das Verblassen der Farbe des Kunststoffs ist geringer.A second improvement is the increased resistance to deterioration caused by ultraviolet (UV) radiation. The advantage of the improved weather resistance is that for certain types of thermoplastics it is unnecessary to provide a separate UV blocker, and that the front face of the oriented plastic spacer does not dust or chip even if it is exposed to sunlight for a long time. The color fading of the plastic is also reduced.

Eine dritte Verbesserung liegt in einer erhöhten Hochtemperaturbeständigkeit. Ein Vorteil einer besseren Temperaturbeständigkeit besteht darin, daß der Abstandhalter durch das Aufbringen eines heißen Versiegelungsmaterials während der Herstellung der abgedichteten Einheit nicht verformt wird. Ein verwandtes Thema ist das, daß die verbesserte Wärmestabilität des orientierten thermoplastischen Kunststoffs dazu beiträgt, das Entgasen bei erhöhten Temperaturen zu verhindern, was die abgedichtete Einheit beschlagen läßt, weil flüchtige Kunststoffe an den inneren kalten Oberflächen des Glases kondensieren. Durch die verbesserte Wärmestabilität des Materials erübrigt sich auch das Problem der Spannungsrelaxation.A third improvement is increased high temperature resistance. One benefit of better temperature resistance is that the spacer is not deformed by the application of a hot sealing material during the manufacture of the sealed unit. On a related note, the improved thermal stability of the oriented thermoplastic helps prevent outgassing at elevated temperatures, which causes the sealed unit to fog up as volatile plastics condense on the internal cold surfaces of the glass. The improved thermal stability of the material also eliminates the problem of stress relaxation.

Eine vierte Verbesserung liegt in erhöhten Sperreigenschaften. Der Vorteil eines geringeren Grades an Feuchtigkeitsdampfübertragung liegt darin, daß bestimmte Typen orientierter Kunststoffe ohne Notwendigkeit für eine eigene Sperrbeschichtung die nötigen Sperreigenschaften haben, um eine langfristige Leistung der abgedichteten Einheit sicherzustellen. In ähnlicher Weise tragen die verbesserten Sperreigenschaften des orientierten thermoplastischen Kunststoffs dazu bei, den Verlust an wenig leitfähigem Gas aus der abgedichteten Einheit zu verringern.A fourth improvement is increased barrier properties. The benefit of a lower level of moisture vapor transmission is that certain types of oriented plastics have the necessary barrier properties to ensure long-term performance of the sealed unit without the need for a separate barrier coating. Similarly, the improved barrier properties of the oriented thermoplastic help to reduce the loss of low-conductive gas from the sealed unit.

Das Herstellungsverfahren für den orientierten Abstandhalter führt nicht nur zu den genannten, verbesserten Eigenschaften, sondern auch zu modifizierten Materialeigenschaften, die zunächst nicht offensichtlich als vorteilhaft oder überhaupt mit den Anforderungen an einen isolierten Abstandhalter für abgedichtete Verglasungseinheiten vereinbar erscheinen.The manufacturing process for the oriented spacer not only leads to the above-mentioned improved properties, but also to modified material properties that do not initially appear to be obviously advantageous or at all compatible with the requirements of an insulated spacer for sealed glazing units.

Eine solche Eigenschaft besteht darin, daß die Wärmeleitfähigkeit parallel zur Reckrichtung erhöht ist. Die Leitfähigkeit im rechten Winkel zur Reckrichtung ist allerdings etwas verringert. Wir haben nun herausgefunden, daß, wenn sichergestellt ist, daß die Orientierungsrichtung größtenteils auf der Längsachse des Abstandhalters liegt, aus der geringeren Leitfähigkeit senkrecht zur Reckrichtung ein Vorteil gezogen werden kann mit dem Ergebnis, daß der Wärmeverlust über die Kantenversiegelung verringert ist.One such property is that the thermal conductivity parallel to the stretch direction is increased. The conductivity perpendicular to the stretch direction is, however, somewhat reduced. We have now found that if the orientation direction is ensured to be mostly on the long axis of the spacer, the lower conductivity perpendicular to the stretch direction can be taken advantage of, with the result that the heat loss via the edge seal is reduced.

Eine zweite Eigenschaft, die als Nachteil angesehen wird, ist eine negative Wärmedehnung längs der Reckrichtung. Um bei einem isolierten Abstandhalter eine Beanspruchung des Versiegelungsmaterials zu vermeiden, sollte der Wärmedehnungskoeffizient des polymeren Materials dem Koeffizienten positiver Ausdehnung des Glases innerhalb des Temperaturbereichs von -30º C bis +60º C im wesentlichen gleichkommen. Unsere Forschung hat erwiesen, daß dies Problem negativer Ausdehnung überwunden und der Dehnungskoeffizient auf der Längsachse feinabgestimmt werden kann, um dem Dehnungskoeffizienten von Glas zu entsprechen.A second property considered a disadvantage is negative thermal expansion along the stretching direction. To avoid stressing the sealing material in an insulated spacer, the thermal expansion coefficient of the polymeric material should be substantially equal to the positive expansion coefficient of the glass within the temperature range of -30ºC to +60ºC. Our research has shown that this negative expansion problem can be overcome and the expansion coefficient along the long axis can be fine-tuned to match the expansion coefficient of glass.

Eine dritte Eigenschaft, die als Nachteil angesehen wird, besteht darin, daß das polymere, orientierte Material in Reckrichtung Stumpfbiegeeigenschaften hat. Das Material kann wie Metall durch Schlag eingedallt werden. Einem isolierten Abstandhalter kann jedoch diese "lästige" Eigenschaft zum Vorteil gereichen. Ein Beispiel dafür ist ein Abstandhalterrahmen, der durch Kaltverformung oder Biegen der Abstandhalterleiste um die Ecken oder teilweises Einschneiden oder V-Einkerben des Abstandhalters und anschließendes Biegen der Abstandhalterleiste um die Ecken hergestellt wird. Die Vorteile eines Abstandhalterrahmens mit umgebogener Ecke bestehen in einem wirkungsvolleren Zusammenbau der abgedichteten Einheit, insbesondere mittels automatisierter Fertigungsmethoden und in einer verbesserten Haltbarkeit der abgedichteten Einheit bei reduzierter Feuchtigkeitsdampfübertragung und verringertem Verlust an wenig leitfähigem Gas an den Ecken.A third property that is considered a disadvantage is that the polymeric oriented material has butt bending properties in the stretch direction. The material can be dented by impact like metal. However, an insulated spacer can benefit from this "troublesome" property. An example of this is a spacer frame made by cold forming or bending the spacer strip around the corners or partially cutting or V-notching the spacer and then bending the spacer strip around the corners. The advantages of a spacer frame with a bent corner are more efficient assembly of the sealed unit, particularly by automated manufacturing methods and improved Durability of the sealed unit with reduced moisture vapor transmission and reduced loss of low conductive gas at the corners.

Durch das Verfahren zum Herstellen der orientierten Kunststoffolien oder Profile werden andere Schlüsseleigenschaften des polymeren Materials nicht geändert, die thermoplastische Werkstoffe als Material zum Herstellen von Abstandhalterleisten besser geeignet macht als Metalle. Zu diesen verbesserten Eigenschaften gehört ein geringes Gewicht, keine Korrosion, schweißbar, leichtes Handhaben usw.The process used to produce the oriented plastic sheets or profiles does not alter other key properties of the polymeric material that make thermoplastics more suitable than metals as a material for producing spacer strips. These improved properties include light weight, non-corrosive, weldable, easy handling, etc.

Die Eignung des orientierten, thermoplastischen Abstandhalters zum Schweißen ist aus drei Gründen besonders vorteilhaft. Erstens ist es bei der Herstellung eines Abstandhalterrahmens mit abgebogener Ecke leicht, die endgültige Verbindung, welche die beiden Enden der Abstandhalterleiste verbindet, zu schweißen. Zweitens ist es bei mit Gas gefüllten Einheiten leicht, nachdem die Düsen des Gasfüllapparats entfernt sind, die Löcher abzudichten. Drittens kann bei der Fertigung abgedichteter Einheiten mit laminierten Verglasungsfolien aus Glas und Kunststoff oder Verglasungsfolien oder Feinfolien aus Kunststoff der thermoplastische Abstandhalter an das Verglasungsmaterial aus Kunststoff angeklebt werden.The suitability of the oriented thermoplastic spacer for welding is particularly advantageous for three reasons. First, when making a bent corner spacer frame, it is easy to weld the final joint joining the two ends of the spacer bar. Second, in gas-filled units, after the gas-filler nozzles are removed, it is easy to seal the holes. Third, when making sealed units with laminated glass and plastic glazing films or plastic glazing films or sheets, the thermoplastic spacer can be bonded to the plastic glazing material.

Gemäß einem Merkmal der vorliegenden Erfindung kann in die abgedichtete Einheit je nach der Konstruktionsauslegung des Abstandhalters ein am Abstandhalter und an mindestens einer oder beiden Verglasungsschichten haftendes und netzendes Versiegelungsmaterial eingebaut sein. In die abgedichtete Einheit können außerdem zusätzliche innere Verglasungsschichten, die zu den äußeren Verglasungsschichten mit Abstand parallel angeordnet sind, eingebaut sein. Die Verglasungsschichten können Glasscheiben oder thermoplastische Folien oder aufschrumpfbare Kunststoffeinfolien sein. Werden thermoplastische Verglasungsfolien oder Feinfolien benutzt, so können diese Feinfolien oder Folien mit dem Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material unmittelbar verbunden sein.According to a feature of the present invention, the sealed unit may incorporate a sealing material which adheres and wetting to the spacer and to at least one or both of the glazing layers, depending on the design of the spacer. The sealed unit may also incorporate additional inner glazing layers which are spaced parallel to the outer glazing layers. The glazing layers may be glass sheets or thermoplastic films or shrink-fit plastic films. If thermoplastic glazing films or films are used, These thin films or foils can be directly bonded to the spacer made of oriented thermoplastic material.

Bestehen die äußeren Verglasungsschichten aus Kunststoffolien oder geschichteten Folien aus Glas und Kunststoff, kann der Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material mit den äußeren Verglasungsfolien um den Umfang herum verbunden sein, und es ist kein Abdichtmittel für die Herstellung der abgedichteten Einheit erforderlich.Where the outer glazing layers consist of plastic films or laminated films of glass and plastic, the oriented thermoplastic spacer may be bonded to the outer glazing films around the perimeter and no sealant is required to create the sealed unit.

Die Verwendung des Abstandhalters aus orientiertem Kunststoff führt insbesondere bei abgedichteten Kunststoffverglasungseinheiten zu wesentlichen Leistungsverbesserungen der abgedichteten Einheit, besonders dann, wenn auch die äußeren Verglasungsfolien aus durchsichtigem, orientiertem, thermoplastischem Flachmaterial bestehen.The use of the oriented plastic spacer, particularly in sealed plastic glazing units, results in significant performance improvements of the sealed unit, especially when the outer glazing films are also made of clear oriented thermoplastic sheet material.

Zunächst ist die Herstellung der Verglasungseinheit deshalb vereinfacht, weil ein äußeres Versiegelungsmaterial unnötig ist. Zweitens ist die Haltbarkeit der abgedichteten Kunststoffverglasungseinheit wegen der besseren Sperreigenschaften des orientierten thermoplastischen Polymerisats verbessert. Drittens ist der Wärmeverlust durch die Kantenversiegelung im Vergleich zu einer festen Abdichtmasse reduziert; die dünnen Wände des Abstandhalters aus orientiertem thermoplastischem Material erzeugen eine minimale Wärmebrücke. Viertens kann der Energiewirkungsgrad der abgedichteten Kunststoffverglasungseinheit wesentlich verbessert werden, da wegen der besseren Sperreigenschaften der Kunststoffverglasung wenig emittierende Beschichtungen und eine Füllung mit wenig leitfähigem Gas eingeschlossen werden kann. Wegen der Stärke der Verglasung aus orientiertem Kunststoff ist es außerdem möglich, abgedichtete Einheiten mit dickem Luftraum zu fertigen, in die mehrfache Schichten von aufschrumpfbaren Kunststoffeinfolien mit wenig emittierender Beschichtung eingebaut sind. Im Vergleich zur herkömmlichen Doppelverglasung (R-2) kann die Wärmeleistung dieser mehrschichtigen, abgedichteten Kunststoffverglasungseinheiten mit wenig leitfähiger Gasfüllung über R-16 liegen. Ein besonderer Vorteil der Benutzung dieser abgedichteten, verglasten Einheiten aus Kunststoff mit hoher Wärmeleistung für bündig verglaste Fenster, die geöffnet werden können, liegt darin, daß verschiedene Fensterbauelemente, beispielsweise Beschläge zum Öffnen, Scharniere und Fensterdichtungen ohne weiteres mit der orientierten thermoplastischen Verglasung und dem Abstandhalter verbunden werden können.First, the manufacture of the glazing unit is simplified because an external sealing material is not required. Second, the durability of the sealed plastic glazing unit is improved because of the better barrier properties of the oriented thermoplastic polymer. Third, heat loss through the edge seal is reduced compared to a solid sealant; the thin walls of the oriented thermoplastic spacer create a minimal thermal bridge. Fourth, the energy efficiency of the sealed plastic glazing unit can be significantly improved because low-emissive coatings and a low-conductive gas fill can be included because of the better barrier properties of the plastic glazing. In addition, because of the strength of the oriented plastic glazing, it is possible to manufacture sealed units with thick air spaces incorporating multiple layers of shrink-fit plastic films with low-emissive coatings. Compared to conventional Double glazing (R-2), the thermal performance of these multi-layer, sealed plastic glazing units with low conductive gas fill can exceed R-16. A particular advantage of using these high thermal performance sealed plastic glazing units for flush glazed windows that can be opened is that various window components, such as opening hardware, hinges and window seals, can be easily connected to the oriented thermoplastic glazing and spacer.

Für abgedichtete Verglasungseinheiten aus Kunststoff werden die äußeren Kunststoffverglasungsfolien typischerweise aus einem biaxial orientierten thermoplastischen Werkstoff oder aus mit Glasscheiben verbundenem, biaxial orientiertem, thermoplastischem Werkstoff hergestellt. Im Gegensatz zur herkömmlichen geschichteten Verglasung aus Glas und Kunststoff muß das biaxial orientierte thermoplastische Material nicht zwischen Glasscheiben geschichtet werden, da die Dehnzahl des orientierten thermoplastischen Materials derartig fein abgestimmt werden kann, daß sie zu der Dehnzahl von Glas paßt. Der Vorteil besteht darin, daß die Fertigung der abgedichteten Einheit erleichtert ist, da der Abstandhalter aus orientiertem Kunststoff unmittelbar mit den nach innen weisenden Kunststoffschichten der laminierten Verglasungsfolien verbunden werden kann.For sealed plastic glazing units, the outer plastic glazing sheets are typically made from a biaxially oriented thermoplastic material or from biaxially oriented thermoplastic material bonded to glass sheets. Unlike conventional laminated glass and plastic glazing, the biaxially oriented thermoplastic material does not need to be sandwiched between glass sheets because the elongation coefficient of the oriented thermoplastic material can be finely tuned to match the elongation coefficient of glass. The advantage is that the manufacture of the sealed unit is facilitated because the oriented plastic spacer can be bonded directly to the inward facing plastic layers of the laminated glazing sheets.

Bei der Herstellung des Abstandhalterrahmens für die isolierte Verglasungseinheit können die Abstandhalterleisten aus orientiertem thermoplastischem Material auf herkömmliche Weise und unter Verwendung von Eckkeilen zu einem insgesamt rechteckig gestalteten Rahmen zusammengesetzt werden. Als Alternative kann der Abstandhalterrahmen durch Kaltverformen oder Biegen der Abstandhalterleiste um die Ecken oder durch teilweises Einschneiden oder V-Einkerben der Abstandhalterleiste und anschließendes Biegen der Abstandhalterleiste um die Ecken zusammengesetzt werden. Um den Abstandhalterrahmen mit gebogener Ecke zu vervollständigen, können dann die beiden Enden der Abstandhalterleiste zusammengeschweißt oder gesiegelt werden.In manufacturing the spacer frame for the insulated glazing unit, the oriented thermoplastic spacer strips may be assembled in a conventional manner using corner wedges to form an overall rectangular shaped frame. Alternatively, the spacer frame may be formed by cold forming or bending the spacer strip around the corners or by partially cutting or V-notching the spacer strip and then bending the spacer strip around the corners. To complete the spacer frame with a curved corner, the two ends of the spacer bar can then be welded or sealed together.

Herkömmliche Hohlprofilabstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff können auf verschiedene Weise hergestellt werden, einschließlich des Strangpressens des Abstandhalters in Form individueller Profile, wobei das Material als Teil des Produktionsverfahrens orientiert wird, oder gemäß einer Alternative durch Walzformgebung des Abstandhalters aus ebenen Streifen bereits orientierten thermoplastischen Flachmaterials. Das orientierte thermoplastische Material hat typischerweise nur in Reckrichtung erhöhte Stumpfbiegeeigenschaften. Im Fall des durch Walzformgebung erhaltenen Abstandhalters muß zusätzlich zur Orientierung auf der Längsachse des Abstandhalters auch ein gewisses Maß an Orientierung senkrecht zur Längsachse des Abstandhalters gegeben sein, damit das Abstandhalterprofil durch Walzen geformt und auch gebogen werden kann. Diese biaxiale Orientierung kann auf verschiedene Weise erzielt werden, einschließlich durch biaxiales Orientieren der Folie während der Herstellung oder durch Schaffung eines Schichtaufbaus aus zwei oder mehr Schichten aus orientierten thermoplastischen Folien in solcher Weise, daß die Reckrichtung einer Folie senkrecht zur Reckrichtung der anderen verläuft.Conventional hollow profile spacers made of oriented thermoplastic material can be manufactured in a variety of ways, including extruding the spacer into individual profiles, with the material being oriented as part of the production process, or alternatively by roll forming the spacer from flat strips of already oriented thermoplastic sheet material. The oriented thermoplastic material typically has increased butt bending properties only in the stretching direction. In the case of the spacer obtained by roll forming, in addition to orientation along the longitudinal axis of the spacer, there must also be some degree of orientation perpendicular to the longitudinal axis of the spacer so that the spacer profile can be formed by rolling and also bent. This biaxial orientation can be achieved in a variety of ways, including by biaxially orienting the film during manufacture or by creating a stack of two or more layers of oriented thermoplastic films such that the stretch direction of one film is perpendicular to the stretch direction of the other.

Die biaxial orientierten Folien können durch Anwendung eines Kreuzwalz-Streckverfahrens hergestellt werden, bei dem das Material in entgegengesetzten diagonalen Richtungen zur Längsachse des Flachmaterials orientiert wird. In diesem Fall und bei diesem Herstellungsverfahren können die nötigen Materialeigenschaften auf der Längsachse des Abstandhalters erreicht werden, wobei die Hauptorientierungsrichtung nicht unbedingt größtenteils in einer Richtung längs zur Achse des Abstandhalters liegt.The biaxially oriented films can be manufactured by using a cross-roll stretching process in which the material is oriented in opposite diagonal directions to the longitudinal axis of the sheet. In this case and with this manufacturing process, the required material properties can be achieved on the longitudinal axis of the spacer, whereby the main orientation direction does not necessarily lie mostly in a direction longitudinal to the axis of the spacer.

Insgesamt enthält bei der Fertigung der abgedichteten Einheit der Hohlprofilabstandhalter ein Trocknungsmittel, und die dem Luftraum zugewandte Seite des Abstandhalters schließt typischerweise perforierte Löcher oder einen Schlitz ein, so daß das Trockungsmaterial Feuchtigkeit aus der Luft innerhalb der abgedichteten Einheit absorbieren kann. Sind die Profile durch Walzformgebung entstanden, besteht eine Möglichkeit darin, die Kanten der Kunststoffolie mit Unterbrechungen durch Wärme zusammenzuschweißen, wobei eine kontinuierliche aber perforierte Naht an der dem Luftraum zugewandten Seite des Abstandhalters entsteht.Overall, when the sealed unit is manufactured, the hollow profile spacer contains a desiccant and the air-facing side of the spacer typically includes perforated holes or a slot so that the desiccant material can absorb moisture from the air within the sealed unit. If the profiles are roll formed, one option is to intermittently heat weld the edges of the plastic sheet together, creating a continuous but perforated seam on the air-facing side of the spacer.

Der Abstandhalter kann aus verschiedenen Typen thermoplastischer, polymerer Stoffe hergestellt werden. Eine Möglichkeit, bei der kein Versiegelungsmaterial benutzt wird oder alternativ ein sehr stark durchlässiges äußeres Versiegelungsmaterial, wie Silikon benutzt wird, besteht in der Herstellung des Abstandhalters aus einem thermoplastischen Werkstoff, der bereits sehr gute Sperreigenschaften hat, und darin, diese Eigenschaften durch das Orientierungsverfahren weiter zu verbessern. Ein bevorzugtes Material ist Vinylidenchlorid (Saran (Wz)), und ein weiterer Vorteil der Verwendung von Saran (Wz) zusätzlich zu seinen sehr guten Sperreigenschaften besteht darin, daß alle üblichen Arten von Abdichtungsmassen stark daran haften.The spacer can be made from various types of thermoplastic polymeric materials. One possibility, which involves no sealing material being used, or alternatively using a very permeable external sealing material such as silicone, is to make the spacer from a thermoplastic material which already has very good barrier properties and to further improve these properties by the orientation process. A preferred material is vinylidene chloride (Saran (TM)) and another advantage of using Saran (TM) in addition to its very good barrier properties is that all common types of sealants adhere strongly to it.

Je nach dem Typ des für den Abstandhalter verwendeten thermoplastischen Werkstoffs kann der Abstandhalter auf der Stirnfläche eine eigene Feuchtigkeitsdampfdünnfolie oder Beschichtung oder eine gesonderte UV-Sperre aufweisen. Ist der Abstandhalter aus flachen Streifen, die aus Flachmaterial ausgeschnitten sind, durch Walzformgebung gebildet, wird zunächst eine oder beide Oberflächen des Flachmaterials mit den erforderlichen Beschichtungen oder Feinfolien kaschiert oder versehen. Der Hohlprofilabstandhalter wird dann auf solche Weise gefertigt, daß die Beschichtungen oder Feinfolien nach der Walzformgebung des Hohlprofilabstandhalters sich auf der richtigen Oberfläche des Abstandhalters befinden.Depending on the type of thermoplastic material used for the spacer, the spacer may have its own moisture vapor film or coating or a separate UV barrier on the face. If the spacer is formed from flat strips cut from sheet material by roll forming, one or both surfaces of the sheet material are first laminated or coated with the required coatings or films. The hollow profile spacer is then manufactured in such a way that the coatings or thin foils are located on the correct surface of the spacer after roll forming of the hollow profile spacer.

Für verschiedene spezialisierte, abgedichtete Verglasungsanwendungsfälle können verschiedene Profilformen des Abstandhalters aus orientiertem thermoplastischem Polymerisat benutzt werden. Ein Beispiel ist das, bei dem der Abstandhalter für bauliche Abstandhalterverglasung verwendet wird. Ein zweites Beispiel ist das, bei dem der Abstandhalter ein kontinuierlicher, in Zickzackform gebogener, flacher Streifen ist, der innerhalb eines ein Trocknungsmittel enthaltenden, langgestreckten Bandes aus verformbarer Dichtmasse eingebettet ist.For different specialized sealed glazing applications, different profile shapes of the oriented thermoplastic polymer spacer can be used. One example is where the spacer is used for structural spacer glazing. A second example is where the spacer is a continuous, zig-zag bent flat strip embedded within an elongated band of deformable sealant containing a desiccant.

Als Teil der Gebäudeverkleidung benutzte Bautafeln werden gegenwärtig nicht als mehrschichtige, abgedichtete Einheiten gefertigt. Angesichts der bei der Entwicklung abgedichteter Verglasungseinheiten mit hoher Wärmeleistung gemachten Fortschritte bestehen aber jetzt Vorteile in der Benutzung der gleichen, für Verglasungseinheiten entwickelten Kantenabdichtungstechnologie für die Fertigung undurchsichtiger Isolierplatten. Zu den Vorteilen der Benutzung abgedichteter, undurchsichtiger Tafeln für die Gebäudehülle gehört die Leichtigkeit, mit der die Wärmeleistung der Gebäudehülle in der Zukunft auf einen höheren Stand gebracht werden kann, und die Leichtigkeit, mit der die innerhalb der Gebäudehülle eingebaute Luftsperre aufrechterhalten und repariert werden kann. Diese Platten können pro Dickeneinheit mehr Isolierung schaffen als herkömmliche, gegenwärtig in der Gebäudehülle verwendete Isolierstoffe. Die zum Herstellen dieser abgedichteten Platten mit hoher Wärmeleistung benutzten äußeren, undurchsichtigen Schichten können aus einer Vielzahl undurchlässiger Stoffe hergestellt werden, einschließlich dünner Stein- oder Marmorscheiben auf Metallunterlage oder Folien aus biaxial orientiertem thermoplastischem Werkstoff.Building panels used as part of the building envelope are not currently manufactured as multi-layer sealed units. However, with advances made in the development of high thermal performance sealed glazing units, there are now advantages in using the same edge sealing technology developed for glazing units to manufacture opaque insulating panels. The advantages of using sealed opaque panels for the building envelope include the ease with which the thermal performance of the building envelope can be upgraded in the future and the ease with which the air barrier built into the building envelope can be maintained and repaired. These panels can provide more insulation per unit thickness than conventional insulation materials currently used in the building envelope. The outer opaque layers used to make these high thermal performance sealed panels can be made from a variety of impermeable materials, including thin slices of stone or marble on a metal backing or sheets of biaxially oriented thermoplastic material.

Es folgt als Beispiel eine Beschreibung gewisser Ausführungsbeispiele der vorliegenden Erfindung unter Hinweis auf die beigefügten Zeichnungen. Es zeigt:The following is a description of certain embodiments of the present invention by way of example with reference to the accompanying drawings. In the drawings:

Figur 1 eine Zeichnung eines durch Walzformgebung erhaltenen Abstandhalters aus orientiertem thermoplastischem Material;Figure 1 is a drawing of a spacer made of oriented thermoplastic material obtained by roll forming;

Figur 2 eine Einzelheit einer doppelt verglasten Einheit mit Doppeldichtung im Querschnitt, in die ein Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff eingebaut ist;Figure 2 shows a detail of a double glazed unit with double seal in cross section incorporating a spacer made of oriented thermoplastic material;

Figur 3 eine Einzelheit einer doppelt verglasten Einheit mit Einfachdichtung im Querschnitt, in die ein Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material eingebaut ist;Figure 3 shows a detail of a double glazed unit with a single seal in cross section incorporating a spacer made of oriented thermoplastic material ;

Figur 4 eine Einzelheit einer dreifach verglasten Einheit im Querschnitt mit einer zwischen zwei Abstandhaltern aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff schichtartig angeordneten inneren, flexiblen, aufschrumpfbaren Feinfolie;Figure 4 shows a detail of a triple-glazed unit in cross-section with an inner, flexible, shrink-fit film arranged in layers between two spacers made of oriented thermoplastic material;

Figur 5 Draufsichten auf Einzelheiten dreier alternativer Eckkonstruktionen von Abstandhalterrahmen, die aus orientierten thermoplastischen Polymeren hergestellt sind;Figure 5 shows plan views of details of three alternative corner designs of spacer frames made from oriented thermoplastic polymers;

Figur 6 eine Einzelheit einer dreifach verglasten Einheit im Querschnitt, in die eine aufschrumpfbare Feinfolie eingebaut ist, bei der die Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff unmittelbar mit den Verglasungsschichten verbunden sind;Figure 6 is a cross-sectional detail of a triple glazed unit incorporating a shrink-fit film in which the oriented thermoplastic spacers are bonded directly to the glazing layers;

Figur 7 eine Einzelheit einer doppelt verglasten Einheit im Querschnitt für bauliche Abstandhalterverglasung, in die ein rinnenförmiger Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff eingebaut ist; undFigure 7 is a detail of a double glazed unit in cross-section for structural spacer glazing incorporating a channel-shaped spacer made of oriented thermoplastic material; and

Figur 8 ein Eckendetail einer doppelt verglasten Einheit, in die eine Kantendichtung aus verformbarem Versiegelungsmaterial mit einem Abstandhalterstreifen aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff eingebaut ist.Figure 8 shows a corner detail of a double glazed unit incorporating an edge seal of deformable sealing material with a spacer strip of oriented thermoplastic material.

Figur 1 zeigt einen Abstandhalter 30A für abgedichtete Einheiten mit mehrfachen Schichten, die für Anwendungsfälle, wie Fenster verwendet werden. Der isolierende Abstandhalter hat zwar einen gewöhnlichen Querschnitt, ist aber gemäß der Erfindung aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff statt aus Metall, herkömmlichem Kunststoff oder verstärktem Kunststoff hergestellt.Figure 1 shows a spacer 30A for sealed units having multiple layers used in applications such as windows. The insulating spacer, while of conventional cross-section, is made of oriented thermoplastic material in accordance with the invention rather than metal, conventional plastic or reinforced plastic.

Es gibt im wesentlichen zwei bekannte Verfahren, um orientiertes polymeres Material zu erzeugen. Ein Verfahren besteht darin, ein ausgerichtetes, gestrecktes Gebilde in der Polymerschmelze oder Lösung zu erzeugen, und zwar gefolgt von oder einhergehend mit einer Kristallisation, die die Bildung einer Flüssigkristallphase einschließen kann. Ein zweites Verfahren zum Erzeugen eines orientierten polymeren Stoffs beruht auf der Verformung im festen Aggregatzustand und der damit einhergehenden Orientierung der orientierungsfähigen thermoplastischen Polymere. Zu Verformungsverfahren der festen Phase gehören Strangziehen, Zugverstrekkung, hydrostatisches Strangpressen, Extrudieren mit Preßstempel, Tiefziehen und Walz-Preß-Strecken. Im allgemeinen ist bei den verschiedenen Verfahren auf die eine oder andere Weise ein Recken oder Strecken des isotropen Materials beteiligt. Als ein Beispiel ist die spezielle Technik des Tiefziehens im GB-Patent 2 060 469 beschrieben.There are essentially two known methods for producing oriented polymeric material. One method involves producing an oriented, elongated structure in the polymer melt or solution, followed by or accompanied by crystallization which may include the formation of a liquid crystal phase. A second method for producing an oriented polymeric material relies on solid-state deformation and concomitant orientation of the orientable thermoplastic polymers. Solid-state deformation methods include pultrusion, tensile stretching, hydrostatic extrusion, die extrusion, deep drawing and roll-press stretching. In general, the various methods involve stretching or elongation of the isotropic material in some way or another. As an example, the specific technique of deep drawing is described in GB Patent 2 060 469.

Der vorliegende Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material ist typischerweise unter Anwendung von Verfahren der Verformung in fester Phase hergestellt. Für Festphasen-Verformungsverfahren wird das Ausmaß der Orientierung weitgehend durch das Reckverhältnis bestimmt; obwohl auch andere Faktoren, wie Temperatur, Druck und die Art des Herstellungsverfahrens eine Rolle spielen. Durch den Prozeß der Orientierung des isotropen Materials werden entscheidende Eigenschaften des thermoplastischen polymeren Materials gefördert, und diese modifizierten Eigenschaften sind es, die es erlauben, den isolierenden Abstandhalter aus thermoplastischen polymeren Stoffen einer Waren- oder Zwischenqualität herzustellen.The present oriented thermoplastic spacer is typically made using solid-state forming processes. For solid-state forming processes, the extent of orientation is largely determined by the stretch ratio; although other factors such as temperature, pressure and the nature of the manufacturing process also play a role. The process of orienting the isotropic material promotes critical properties of the thermoplastic polymeric material and it is these modified properties that allow the insulating spacer to be manufactured from commodity or intermediate grade thermoplastic polymeric materials.

Wenn ein isolierender Abstandhalter innerhalb einer abgedichteten Verglasungseinheit zufriedenstellend wirken und funktionieren soll, muß eine Anzahl anspruchsvoller Materialerfordernisse erfüllt sein. Wir haben festgestellt, daß diese anspruchsvollen Erfordernisse durch Kontrolle des Grades und der Richtungen der Orientierung der molekularen Struktur des thermoplastischen Materials, aus dem der Abstandhalter gemacht ist, erhalten werden können.If an insulating spacer is to function satisfactorily within a sealed glazing unit, a number of demanding material requirements must be met. We have found that these demanding requirements can be met by controlling the degree and directions of orientation of the molecular structure of the thermoplastic material from which the spacer is made.

Eine notwendige Eigenschaft, die der isolierende Abstandhalter 30A haben muß, ist Festigkeit und Steifheit auf der Längsachse des Abstandhalters, wie durch Pfeil 34 gezeigt. Insgesamt ist es so, daß je höher das Reckverhältnis ist, um so größer ist die Festigkeit und Steifheit des Materials in Reckrichtung, die parallel zur Längsachse des Abstandhalters verlaufen sollte. Im Vergleich zu anderen Verwendungen hochverstreckter, orientierter, thermoplastischer Stoffe sind jedoch für die Herstellung eines isolierten Abstandhalters sehr hohe Reckverhältnisse nicht unbedingt erforderlich, da die notwendige Festigkeit und Steifheit gegen die anderen Anforderungen an einen isolierten Abstandhalter abgewogen werden müssen.A necessary property that the insulating spacer 30A must have is strength and stiffness along the long axis of the spacer, as shown by arrow 34. Overall, the higher the stretch ratio, the greater the strength and stiffness of the material in the stretch direction, which should be parallel to the long axis of the spacer. However, compared to other uses of highly stretched, oriented thermoplastics, very high stretch ratios are not necessarily required to make an insulating spacer, since the necessary strength and stiffness must be balanced against the other requirements of an insulating spacer.

Eine zweite Eigenschaft, die ein isolierender Abstandhalter haben muß, ist die Maßhaltigkeit in Längsrichtung des Abstandhalters, wie durch Pfeil 34 gezeigt. Insbesondere wenn die äußeren Verglasungsschichten Glas sind, sollte der Wärmedehnungskoeffizient des Abstandhalters aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff im wesentlichen an den positiven Ausdehnungskoeffizienten von Glas zwischen den Temperaturen von -30º C bis +60º C angepaßt sein.A second property that an insulating spacer must have is the dimensional stability in the longitudinal direction of the spacer, as shown by arrow 34. In particular, if the outer glazing layers are glass, the thermal expansion coefficient of the oriented glass spacer should be thermoplastic material must be essentially adapted to the positive expansion coefficient of glass between temperatures of -30º C and +60º C.

Bei hohen Reckverhältnissen haben die meisten kristallinen thermoplastischen Stoffe insgesamt einen negativen Beiwert der Wärmeexpansion. Dieser negative Beiwert der Wärmeexpansion des orientierten thermoplastischen Materials in Reckrichtung kann allerdings zum Anpassen an den positiven Beiwert der Wärmeexpansion von Glas feineingestellt werden. Das kann hauptsächlich auf dreierlei Weise geschehen.At high stretch ratios, most crystalline thermoplastics have a negative overall thermal expansion coefficient. However, this negative thermal expansion coefficient of the oriented thermoplastic material in the stretch direction can be fine-tuned to match the positive thermal expansion coefficient of glass. This can be done in three main ways.

Zunächst muß der benutzte Typ des polymeren Materials sorgfältig ausgewählt werden, da der Wärmedehnungskoeffizient sich je nach dem Typ des verwendeten orientierten thermoplastischen Materials signifikant unterscheidet. Stoffe wie Niederdruckpolyethylen haben einen sehr hohen Grad an negativer Wärmeexpansion, während Stoffe wie Polypropylen einen niedrigeren Grad haben. Zweitens nimmt der Grad an negativer Wärmeexpansion mit den Reckwerten zu. Bei niedrigen Reckwerten ist der Grad an Wärmeausdehnung positiv, während er bei hohen Werten negativ wird. Durch sorgfältiges Optimieren kann der Ausdehnungskoeffizient leicht positiv gestaltet werden, damit er wiederum zum Ausdehnungskoeffizienten von Glas paßt. Drittens kann der Wärmedehnungskoeffizient auch durch eine Wärmebehandlung des orientierten thermoplastischen Materials bei hohen Temperaturen gesteigert werden.First, the type of polymeric material used must be carefully selected, as the coefficient of thermal expansion differs significantly depending on the type of oriented thermoplastic material used. Materials such as high density polyethylene have a very high degree of negative thermal expansion, while materials such as polypropylene have a lower degree. Second, the degree of negative thermal expansion increases with the stretch values. At low stretch values, the degree of thermal expansion is positive, while at high values it becomes negative. By careful optimization, the coefficient of expansion can easily be made positive, again matching the coefficient of expansion of glass. Third, the coefficient of thermal expansion can also be increased by heat treating the oriented thermoplastic material at high temperatures.

Eine dritte notwendige Eigenschaft des isolierenden Abstandhalters ist eine geringe Durchlässigkeit für Feuchtigkeit, Dampf und Gas. Die Forschung hat gezeigt, daß die Permeabilität orientierter thermoplastischer Stoffe auf das Reckverhältnis reagiert. Im Fall von Polyethylen etwa nimmt die Permeabilität des Polymeren drastisch ab, wenn das Reckverhältnis von 5 auf 10 erhöht wird.A third necessary property of the insulating spacer is low permeability to moisture, vapor and gas. Research has shown that the permeability of oriented thermoplastics responds to the stretch ratio. In the case of polyethylene, for example, the permeability of the polymer decreases dramatically when the stretch ratio is increased from 5 to 10.

Eine vierte notwendige Eigenschaft ist eine geringe Leitfähigkeit senkrecht zur Längsachse des Abstandhalters (durch Pfeil 33 gezeigt). Die Wärmeleitfähigkeit des orientierten Materials senkrecht zur Reckrichtung nimmt insgesamt mit zunehmendem Reckverhältnis ab, obwohl nach einem Reckverhältnis von etwa 5 ein Steigern des Reckverhältnisses typischerweise nicht zu weiteren wesentlichen Reduzierungen der Wärmeleitfähigkeit führt.A fourth necessary property is low conductivity perpendicular to the long axis of the spacer (shown by arrow 33). The thermal conductivity of the oriented material perpendicular to the stretch direction decreases overall with increasing stretch ratio, although after a stretch ratio of about 5, increasing the stretch ratio typically does not result in further significant reductions in thermal conductivity.

Zu weiteren erforderlichen Eigenschaften gehört Wärmestabilität und UV-Beständigkeit, und es hat sich gezeigt, daß diese Eigenschaften auch durch ein Erhöhen des Reckverhältnisses gefördert werden.Other required properties include heat stability and UV resistance, and it has been shown that these properties are also enhanced by increasing the stretch ratio.

Wird der Abstandhalter zum Herstellen von Abstandhalterrahmen mit gebogenen Ecken benutzt, muß der Abstandhalter 30A außerdem die Eigenschaft haben, daß er um die Ecken streckverformt oder gebogen werden kann (siehe Figur 5).If the spacer is used to manufacture spacer frames with curved corners, the spacer 30A must also have the property of being able to be stretch-formed or bent around the corners (see Figure 5).

Durch die richtige Kontrolle des Reckverhältnisses und der Herstellungsbedingungen, und diese optimalen Verhältnisse und Bedingungen variieren von Material zu Material, kann eine Anzahl verschiedener Arten thermoplastischer Stoffe die notwendigen Eigenschaften für einen isolierenden Abstandhalter bereitstellen. Dazu gehören Polypropylen, Hochdruckpolyethylen und Polyethylenterephthalat.By properly controlling the stretch ratio and manufacturing conditions, and these optimal ratios and conditions vary from material to material, a number of different types of thermoplastics can provide the necessary properties for an insulating spacer. These include polypropylene, high density polyethylene and polyethylene terephthalate.

Isolierende Abstandhalter 30A aus Hohlprofilen, wie sie in Figur 1 gezeigt sind, können auf verschiedene Weise hergestellt werden, einschließlich durch das Extrudieren des Abstandhalters in Profilform, so daß das Material als Teil des Herstellungsverfahrens orientiert wird, oder durch Walzformgebung des Hohlprofilabstandhalters aus ebenen Streifen, die aus zuvor orientiertem Flachmaterial ausgeschnitten sind. Die in Figur 1 gezeigte spezielle Ausführungsform gilt für einen durch Walzformgebung erhaltenen Abstandhalter.Hollow profile insulating spacers 30A as shown in Figure 1 can be manufactured in a variety of ways, including by extruding the spacer into profile shape so that the material is oriented as part of the manufacturing process, or by roll forming the hollow profile spacer from flat strips cut from previously oriented sheet material. The specific embodiment shown in Figure 1 is for a roll formed spacer.

Der Hohlprofilabstandhalter 30A ist aus flachen Streifen eines orientierten thermoplastischen Werkstoffs unter Anwendung ähnlicher Herstellungsverfahren wie sie zum Herstellen von walzgeformten Abstandhaltern aus Metall angewandt werden, durch Walzformgebung gebildet. Wie Figur 1 zeigt, sind die beiden Kanten des flachen Materialstreifens nach der Walzformgebung des Hohlprofils unter Wärmeanwendung zusammengeschweißt, wobei eine unsichtbare Naht 28 parallel zur Längsachse des Abstandhalters entstanden ist, wie durch Pfeil 34 gezeigt. Die Naht 28 liegt, wie aus Figur 1 hervorgeht, an der Rückseite 31 des Abstandhalters, obwohl die Naht 28 als Alternative auch an einer der Seiten 27 des Abstandhalters oder an der Stirnfläche 32 entlang der Längsachse des Abstandhalters liegen kann.The hollow profile spacer 30A is roll formed from flat strips of oriented thermoplastic material using similar manufacturing processes as used to make roll formed metal spacers. As shown in Figure 1, after roll forming the hollow profile, the two edges of the flat strip of material are heat welded together to form an invisible seam 28 parallel to the longitudinal axis of the spacer as shown by arrow 34. The seam 28 is located on the back surface 31 of the spacer as shown in Figure 1, although the seam 28 may alternatively be located on one of the sides 27 of the spacer or on the end face 32 along the longitudinal axis of the spacer.

Beim Einbau innerhalb der abgedichteten Einheit ist in den Abstandhalter 30A üblicherweise ein Trocknungsmittel einverleibt, welches innerhalb des Hohlprofils enthalten ist. Das Trocknungsmittel muß mit dem von der Verglasungsschichten umschlossenen Luftraum in Feuchtigkeitsverbindung stehen. Eine Möglichkeit, das entweder mit dem extrudierten oder durch Walzformgebung erhaltenen Abstandhalter zu erreichen besteht, wie Figur 1 zeigt, darin, Perforationen 29 an der Stirnfläche 32 des Abstandhalters 30A einzugliedern. Eine zweite Möglichkeit besteht insbesondere für durch Walzformgebung geschaffene Abstandhalter in dem Integrieren eines kontinuierlichen Schlitzes entlang der Stirnfläche 32 des Abstandhalters 30A. Eine dritte, wiederum insbesondere für durch Walzformgebung erhaltene Abstandhalter geeignete Methode besteht darin, daß die Kanten des orientierten thermoplastischen Flachmaterials mit Unterbrechungen zus ammengeschweißt werden, wobei eine kontinuierliche aber perforierte Naht geschaffen wird. Im Vergleich zu einem durchgehenden Schlitz besteht der Vorteil eines intermittierend verschweißten Schlitzes in einem steiferen Profil, welches es ermöglicht, die Wandstärke des Abstandhalters zu verringern.When installed within the sealed unit, the spacer 30A typically incorporates a desiccant contained within the hollow profile. The desiccant must be in moisture contact with the air space enclosed by the glazing layers. One way to achieve this with either the extruded or roll formed spacer is, as shown in Figure 1, to incorporate perforations 29 on the face 32 of the spacer 30A. A second way, particularly for roll formed spacers, is to incorporate a continuous slot along the face 32 of the spacer 30A. A third method, again particularly suitable for roll formed spacers, is to intermittently weld the edges of the oriented thermoplastic sheet together, creating a continuous but perforated seam. Compared to a continuous slot, the advantage of an intermittently welded slot is a stiffer profile which it makes it possible to reduce the wall thickness of the spacer.

Wenn der Abstandhalter durch Walzformgebung aus ebenen Streifen gebildet ist, muß das Flachmaterial Stumpfbiegeeigenschaften haben, und zwar sowohl parallel als auch senkrecht zur Längsachse des Abstandhalters, wie durch Pfeile 34 und 33 gezeigt. Um Stumpfbiegeeigenschaften in zwei Richtungen zu erzielen, ist es typischerweise nötig, daß auch das thermoplastische Material in mindestens zwei Richtungen orientiert ist. Diese Anordnung läßt sich auf verschiedene Weise erzielen.If the spacer is roll formed from flat strips, the sheet material must have butt bending properties both parallel and perpendicular to the longitudinal axis of the spacer, as shown by arrows 34 and 33. To achieve butt bending properties in two directions, it is typically necessary that the thermoplastic material also be oriented in at least two directions. This arrangement can be achieved in a variety of ways.

Eine Möglichkeit besteht darin, die Streifen aus orientierten thermoplastischen Folien herzustellen, wo das Material mindestens biaxial orientiert ist. Die biaxial orientierten Folien können unter Verwendung einer Art von Kreuzwalzen- Streckverfahren hergestellt werden, bei dem das Material in zwei entgegengesetzte diagonale Richtungen von der Längsachse des Abstandhalters orientiert wird. Es sei noch darauf hingewiesen, daß durch Ausgleich des Grades und der Richtungen der Orientierung des mit dem Kreuzwalzen-Herstellungsverfahren erhaltenen Flachmaterials die notwendigen Eigenschaften des Abstandhalters in Richtung der Längsachse immer noch erzielt werden können, obwohl die Hauptrichtung und das Ausmaß der Orientierung möglicherweise nicht größtenteils auf der Längsachse des Abstandhalters liegen, wie durch Pfeil 34 gezeigt.One possibility is to make the strips from oriented thermoplastic films where the material is at least biaxially oriented. The biaxially oriented films can be made using some type of cross-roll stretching process in which the material is oriented in two opposite diagonal directions from the longitudinal axis of the spacer. It should be noted that by balancing the degree and directions of orientation of the sheet material obtained by the cross-roll manufacturing process, the necessary properties of the spacer in the direction of the longitudinal axis can still be achieved, although the main direction and extent of orientation may not be mostly on the longitudinal axis of the spacer, as shown by arrow 34.

Eine zweite Möglichkeit besteht darin, die Streifen aus Flachmaterial eines orientierten thermoplastischen Stoffs auszuschneiden, welches ein Laminat aus mindestens zwei Schichten ist. Eine der Schichten kann stärker orientiert sein als die andere, und die Schicht mit dem höheren Orientierungsgrad wird so angeordnet, daß die Reckrichtung parallel zur Längsachse des Abstandhalters verläuft, wie durch Pfeil 34 gezeigt. Die zweite Folie ist so angeordnet, daß die Reckrichtung (durch Pfeil 33 gezeigt) rechtwinklig zur Längsachse des Abstandhalters verläuft.A second possibility is to cut the strips from sheet material of an oriented thermoplastic material which is a laminate of at least two layers. One of the layers may be more oriented than the other and the layer with the higher degree of orientation is arranged so that the direction of stretching is parallel to the longitudinal axis of the spacer, as shown by arrow 34. The second sheet is arranged so that the stretching direction (shown by arrow 33) is perpendicular to the longitudinal axis of the spacer.

Bei der Walzformgebung des Abstandhalters aus dem geschichteten Folienmaterial sollte die erste Schicht, wo die Orientierungsrichtung längs zur Achse verläuft, die Außenfläche an der Seite 27 des Abstandhalters, den Verglasungsschichten benachbart, werden (siehe Figur 3), und die zweite Schicht sollte die Innenfläche des Abstandhalters werden. Diese Anordnung wird bevorzugt, da die Schicht mit verringerter Wärmeleitfähigkeit an der Außenseite des Abstandhalters 30A dazu beiträgt, einen Wärmefluß zur Innenschicht mit erhöhter Wärmeleitfähigkeit zu verhindern.In roll forming the spacer from the layered sheet material, the first layer, where the orientation direction is along the axis, should become the outer surface on the side 27 of the spacer adjacent the glazing layers (see Figure 3), and the second layer should become the inner surface of the spacer. This arrangement is preferred because the reduced thermal conductivity layer on the outside of the spacer 30A helps prevent heat flow to the inner layer of increased thermal conductivity.

Auch wenn das Verfahren zum Orientieren des thermoplastischen Materials insgesamt die Sperreigenschaften des Materials verbessert, besteht für gewisse Anwendungsfälle, wo kein äußeres Versiegelungsmaterial benutzt wird oder wo gemäß einer Alternative ein sehr stark durchlässiges äußeres Versiegelungsmaterial, wie Silikon benutzt wird, Bedarf an einer weiteren Verbesserung der Sperreigenschaften des Abstandhalters.Although the process of orienting the thermoplastic material improves the overall barrier properties of the material, for certain applications where no external sealing material is used or where, as an alternative, a very permeable external sealing material such as silicone is used, there is a need to further improve the barrier properties of the spacer.

Eine Möglichkeit zum Verbessern der Sperreigenschaften besteht in der Herstellung des Abstandhalters 30A aus einem thermoplastischen Material, welches bereits sehr gute Sperreigenschaften hat, und einer weiteren Verbesserung dieser Eigenschaften durch das Orientierungsverfahren. Ein bevorzugtes Material ist Polyvinylidenchlorid (Saran (Wz)), und zusätzlich zu seinen sehr guten Sperreigenschaften besteht ein weiterer Vorteil der Benutzung von Saran (Wz) darin, daß alle üblichen Arten von Dichtungsmaterial stark an ihm haften. Eine zweite Möglichkeit zur Verbesserung der Sperreigenschaften besteht im Hinzufügen einer gesonderten Feuchtigkeits-, Dampf- und Gas-Sperrfeinfolie oder -beschichtung mindestens an der Rückseite 31 und den Seiten 27 des Abstandhalters 30A.One way to improve the barrier properties is to make the spacer 30A from a thermoplastic material which already has very good barrier properties and to further improve these properties by the orientation process. A preferred material is polyvinylidene chloride (Saran (TM)) and in addition to its very good barrier properties, another advantage of using Saran (TM) is that all common types of sealing material adhere strongly to it. A second way to improve the barrier properties is to add a separate moisture, vapor and gas barrier film or coating to at least the back 31 and sides 27 of the spacer 30A.

Im Vergleich zu einem extrudierten Profil besteht ein besonderer Vorteil eines durch Walzformgebung erhaltenen Abstandhalters 30A, hergestellt aus Streifen, die aus Folien orientierter thermoplastischer Stoffe ausgeschnitten sind, darin, daß die Folien leichter mit einer oder mehreren Schichten stark sperrender Werkstoffe kaschiert oder beschichtet werden können. Diese Hochleistungssperrstoffe und Beschichtungen können EVA, EVOH (Eval (Wz)), Polyvinylidenchlorid (Saran (Wz)) und metallisierte Beschichtungen auf PET-Feinfolie einschließen.Compared to an extruded profile, a particular advantage of a roll formed spacer 30A made from strips cut from sheets of oriented thermoplastics is that the sheets can be more easily laminated or coated with one or more layers of high barrier materials. These high performance barrier materials and coatings can include EVA, EVOH (Eval (TM)), polyvinylidene chloride (Saran (TM)) and metallized coatings on PET film.

Zusätzlich zu der Notwendigkeit, einen eigenen Sperrfilm oder eine Sperrbeschichtung vorzusehen, kann es auch bei gewissen Arten von Kunststoffen nötig sein, eine gesonderte UV-beständige Feinfolie oder Beschichtung an der Stirnfläche 32 des Abstandhalters 30A vorzusehen.In addition to the need to provide a separate barrier film or coating, it may also be necessary for certain types of plastics to provide a separate UV resistant film or coating on the face 32 of the spacer 30A.

Figur 2 zeigt eine Doppelsiegeleinheit mit einem Abstandhalter 30B aus einem orientierten thermoplastischen Polymer. Wie bei einer herkömmlichen Doppelsiegeleinheit sind an den Seiten des Hohlprofilabstandhalters 30B Wülste aus Polyisobutylen-Dichtungsmittel 36 angebracht. Der Abstandhalter 30B ist zu einem Abstandhalterrahmen geformt, wie weiter unten noch näher erläutert wird. Der vorgefertigte Abstandhalterrahmen ist zwischen der ersten Verglasungsschicht 37A und der zweiten Verglasungsschicht 37B dem Umfang der Verglasungsschichten benachbart angeordnet. Die Orientierung des polymeren Materials des Abstandhalters 30B verläuft typischerweise größtenteils längs der Längsachse des Abstandhalters.Figure 2 shows a double seal assembly with a spacer 30B made of an oriented thermoplastic polymer. As with a conventional double seal assembly, beads of polyisobutylene sealant 36 are attached to the sides of the hollow profile spacer 30B. The spacer 30B is formed into a spacer frame, as will be explained in more detail below. The prefabricated spacer frame is positioned between the first glazing layer 37A and the second glazing layer 37B adjacent the perimeter of the glazing layers. The orientation of the polymeric material of the spacer 30B is typically mostly along the longitudinal axis of the spacer.

In die nach außen weisende Rinne um den Umfang der Verglasungsscheiben 37A und 37B ist ein Versiegelungsmaterial 40A eingebracht. Das Versiegelungsmaterial 40A muß an der Rückseite 31 des Abstandhalters 30B haften, und bei gewissen Arten thermoplastischer Stoffe kann es nötig sein, den Abstandhalter 30B zu behandeln oder vorzubereiten, um eine gute Adhäsion zu gewährleisten. Der Abstandhalter 30B enthält Trocknungsmittel 39, und typischerweise sind ihm Perforationen 29 einverleibt, um eine Luftströmung zwischen dem Trocknungsmittel 39 und der Luft oder dem wenig leitfähigen Gas 38 innerhalb der abgedichteten Einheit zu ermöglichen.A sealing material 40A is inserted into the outwardly facing groove around the periphery of the glazing panes 37A and 37B. The sealing material 40A must adhere to the back surface 31 of the spacer 30B and with certain types of thermoplastics it may be necessary to Spacer 30B may be treated or prepared to ensure good adhesion. Spacer 30B contains desiccant 39 and typically has perforations 29 incorporated therein to allow air flow between desiccant 39 and the air or low conductivity gas 38 within the sealed unit.

Figur 3 zeigt einen Querschnitt einer doppelt verglasten Einheit mit Einfachdichtung, in die ein Hohlprofilabstandhalter 30A aus orientiertem thermoplastischem Material eingebaut ist. Das äußere Versiegelungsmaterial 40B kann eine beliebige Dichtungsmasse mit guten Sperreigenschaften sein, beispielsweise hochschmelzendes Butyl, Polysulphid oder Polyurethan. Deshalb besteht bei dieser Konstruktion angesichts der geringeren Permeabilität des äußeren Versiegelungsmaterials 40B typischerweise nicht die gleiche Notwendigkeit oder das gleiche Erfordernis, daß der Abstandhalter 30A aus einem orientierten Kunststoff mit hervorragenden Sperreigenschaften hergestellt oder gemäß einer Alternative mit einem gesonderten Feuchtigkeits-, Dampf- und Gas-Sperrfilm oder -überzug beschichtet sein muß.Figure 3 shows a cross-section of a single gasket double glazed unit incorporating a hollow profile spacer 30A of oriented thermoplastic material. The outer sealing material 40B may be any sealant having good barrier properties, such as high melting point butyl, polysulphide or polyurethane. Therefore, in this construction, given the lower permeability of the outer sealing material 40B, there is typically not the same need or requirement for the spacer 30A to be made of an oriented plastic having excellent barrier properties or, alternatively, to be coated with a separate moisture, vapor and gas barrier film or coating.

Figur 4 zeigt ein Detail eines Querschnitts durch eine dreifach verglaste, abgedichtete Einheit, wo zwei Abstandhalter 30C aus orientiertem thermoplastischem Material zwischen zwei im Abstand voneinander angeordneten, parallelen Verglasungsfolien 37A und 37B eine aufschrumpfbare Kunststoffeinfolie 51 abstützen. Die aufschrumpfbare Kunststofffeinfolie 51 besteht typischerweise aus Polyethylenterephthalat (PET). Das äußere Versiegelungsmaterial 40C ist typischerweise eine Polyurethanabdichtmasse. Die abgedichtete Einheit wird insgesamt unter Anwendung eines bekannten Verfahrens hergestellt, beispielsweise dem im US- Patent 4 335 166 umrissenen. Der besondere Vorteil der Verwendung von Abstandhaltern 30C aus einem orientierten thermoplastischen Polymer für diesen Anwendungsfall besteht darin, daß die Abstandhalter so steif und starr sein können wie bisher verwendete Stahlabstandhalter. Ein weiterer Vorteil besteht darin, daß die Feinfolie 51 mit den Abstandhaltern 30C unter Wärme verklebt werden kann, und das kann den Zusammenbau der mehrfach verglasten Einheiten, in die aufschrumpfbare flexible Feinfolien eingebaut sind, vereinfachen.Figure 4 shows a detail of a cross-section through a triple glazed sealed unit where two spacers 30C of oriented thermoplastic material support a shrink-fit plastic film 51 between two spaced apart parallel glazing sheets 37A and 37B. The shrink-fit plastic film 51 is typically polyethylene terephthalate (PET). The outer sealing material 40C is typically a polyurethane sealant. The sealed unit as a whole is manufactured using a known process, for example that outlined in U.S. Patent 4,335,166. The particular advantage of using spacers 30C of an oriented thermoplastic polymer for this application is is that the spacers can be as stiff and rigid as steel spacers used heretofore. A further advantage is that the film 51 can be heat bonded to the spacers 30C and this can simplify the assembly of multi-glazed units incorporating shrink-fit flexible films.

Figur 5 zeigt Draufsichten auf drei alternative Eckdetails von Abstandhalterrahmen. In Figur 5A sind die beiden Abstandhalter 30A auf herkömmliche Weise durch Eckkeile 42 verbunden. In Figur 5B ist der Abstandhalter 30A kaltverformt oder bei Zimmertemperatur oder geringfügig erhöhten Temperaturen um die Ecken 43 gebogen. Beim Herstellen des Abstandhalterrahmens aus Hohlprofilen aus orientiertem thermoplastischem Material können ähnliche Geräte wie die zum Eckenbiegen von Metallabstandhaltern benutzt werden. Die beiden Enden des steifen Kunststoffabstandhalters 30E können als eine Stoßfuge 45 zusammengeschweißt werden, um eine durchgehende Feuchtigkeitsdampf- und Gassperre um dem Umfang der abgedichteten Einheit sicherzustellen. Gemäß einer Alternative kann, wie in Figur 5C gezeigt, der Abstandhalter 50 teilweise ausgeschnitten und dann um die Ecken 44 gebogen werden. Das in Figur 5C gezeigte, spezielle Eckdetail ist für bauliche Abstandhalterverglasung (siehe Figur 7).Figure 5 shows plan views of three alternative corner details of spacer frames. In Figure 5A, the two spacers 30A are connected in a conventional manner by corner wedges 42. In Figure 5B, the spacer 30A is cold worked or bent around the corners 43 at room or slightly elevated temperatures. In making the spacer frame from hollow sections of oriented thermoplastic material, similar equipment to that used for corner bending metal spacers can be used. The two ends of the rigid plastic spacer 30E can be welded together as a butt joint 45 to ensure a continuous moisture vapor and gas barrier around the perimeter of the sealed unit. In an alternative, as shown in Figure 5C, the spacer 50 can be partially cut out and then bent around the corners 44. The special corner detail shown in Figure 5C is for structural spacer glazing (see Figure 7).

Zu weiteren, in den Zeichnungen nicht gezeigten alternativen Eckdetails der Abstandhalterrahmen gehören: das Heißverschweißen und Versiegeln der Abstandhalter an den Ecken mit einer herkömmlichen Gehrungsfuge und V-Einkerbung des Abstandhalters und anschließendes Biegen des Abstandhalters um die Ecke.Other alternative spacer frame corner details not shown in the drawings include: heat welding and sealing the spacers at the corners using a conventional miter joint and V-notching the spacer and then bending the spacer around the corner.

Figur 6 zeigt eine Einzelheit eines Querschnitts durch eine dreifach verglaste, abgedichtete Einheit, wo zwei Abstandhalter 30G aus orientiertem thermoplastischem Material zwischen zwei parallelen, im Abstand voneinander angeordneten Verglasungsfolien 52A und 52B eine aufschrumpfbare Feinfolie 51 abstützen. Die Verglasungsfolien 52A und 52B können biaxial orientierte thermoplastische polymere Folien oder laminierte Folien aus Glas und biaxial orientiertem thermoplastischem polymeren Material sein. Wenn laminierte Folien benutzt werden, befindet sich das orientierte thermoplastische Material an der Seite der Verglasung, die den Lufträumen 38A und 38B zugewandt ist. Die Hohlprofilabstandhalter 30G enthalten Trocknungsmittel 39 und sind mit den äußeren Kunststoffolien 52A und 52B ebenso wie mit der Feinfolie 51 und miteinander verbunden.Figure 6 shows a detail of a cross-section through a triple glazed sealed unit where two spacers 30G made of oriented thermoplastic material are placed between two parallel, spaced apart glazing sheets 52A and 52B support a shrinkable film 51. The glazing sheets 52A and 52B may be biaxially oriented thermoplastic polymeric films or laminated films of glass and biaxially oriented thermoplastic polymeric material. When laminated films are used, the oriented thermoplastic material is on the side of the glazing facing the air spaces 38A and 38B. The hollow profile spacers 30G contain desiccant 39 and are bonded to the outer plastic films 52A and 52B as well as to the film 51 and each other.

Zum unmittelbaren Verbinden des Abstandhalters mit den Kunststoffverglasungsfolien 52A und 52B können verschiedene Verfahren einschließlich des magnetischen Heißversiegelns, Klebstoffverbindens, Ultraschallabdichtens und Lösungsmittelschweißens angewandt werden. Es wird kein äußeres Versiegelungsmaterial benutzt, und deshalb müssen die Abstandhalter einen sehr niedrigen Grad an Durchlässigkeit für Feuchtigkeit, Dampf und Gas haben. Wie zuvor erläutert, kann dies erzielt werden, indem entweder die Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material aus Stoffen wie Vinylidenchlorid hergestellt werden, die gute Sperreigenschaften haben, oder indem eine eigene Hochleistungssperrschicht eingebaut wird. Ähnlich müssen für eine langfristige Haltbarkeit der abgedichteten Einheit die Kunststoffverglasungsfolien 52A und 52B einen sehr geringen Grad an Durchlässigkeit für Feuchtigkeit, Dampf und Gas haben, und das kann wie beim Abstandhalter 30G wiederum erzielt werden, indem die Verglasungsfolie aus einem orientierten thermoplastischen Material hergestellt wird, das sehr gute Sperreigenschaften hat, wie Polyvinylidenchlorid oder indem eine gesonderte, transparente Hochleistungssperrschicht eingebaut wird.Various methods can be used to directly bond the spacer to the plastic glazing sheets 52A and 52B, including magnetic heat sealing, adhesive bonding, ultrasonic sealing and solvent welding. No external sealing material is used and therefore the spacers must have a very low level of permeability to moisture, vapor and gas. As previously explained, this can be achieved by either making the spacers out of oriented thermoplastic material from materials such as vinylidene chloride which have good barrier properties or by incorporating a separate high performance barrier layer. Similarly, for long term durability of the sealed unit, the plastic glazing sheets 52A and 52B must have a very low degree of moisture, vapor and gas permeability and, as with spacer 30G, this can again be achieved by making the glazing sheet from an oriented thermoplastic material having very good barrier properties, such as polyvinylidene chloride, or by incorporating a separate high performance transparent barrier layer.

Da kein äußeres Versiegelungsmaterial bei der Herstellung des Abstandhalterrahmens benutzt wird, müssen die Ecken hermetisch abgedichtet werden. Das kann erreicht werden, indem entweder der Abstandhalterrahmen unter Anwendung der Eckenbiegemethode wie in Figur 5B beschrieben hergestellt wird oder indem der Rahmen aus getrennten Stücken zusammengesetzt und die Ecken hermetisch verschweißt werden.Since no external sealing material is used in the manufacture of the spacer frame, the corners must be hermetically sealed. This can be achieved by either manufacturing the spacer frame using the corner bending method as described in Figure 5B or by assembling the frame from separate pieces and hermetically welding the corners.

Die biaxial orientierten thermoplastischen Verglasungsfolien 52 können aus verschiedenen thermoplastischen Stoffen hergestellt werden. Zusätzlich zu Kunststoffverglasungsmaterial wie Polycarbonaten und Acrylharzen, die üblicherweise benutzt werden, können auch andere Stoffe wie Polypropylen und Polyethylen benutzt werden, da das Orientierungsverfahren für das Material die optische Klarheit verbessert.The biaxially oriented thermoplastic glazing films 52 can be made from a variety of thermoplastic materials. In addition to plastic glazing materials such as polycarbonates and acrylic resins that are commonly used, other materials such as polypropylene and polyethylene can also be used because the process of orienting the material improves optical clarity.

In die abgedichtete Einheit in Figur 6 ist eine aufschrumpfbare Feinfolie 51, typischerweise PET eingebaut, die gleichfalls mit den Abstandhaltern 30G verbunden ist. Obwohl in Figur 6 nur eine einzige Feinfolie 51 dargestellt ist, können in die abgedichtete Einheit mehrfache parallele Schichten aus aufschrumpfbarer Feinfolie integriert sein. Extrem hochenergiewirksame, abgedichtete Einheiten (R-18 Mittenverglasung) können hergestellt werden, wenn Verglasungsfolien mit wenig emittierender Beschichtung oder aufschrumpfbare, flexible Feinfolien verwendet werden und die abgedichtete Einheit mit einer wenig leitfähigen Kryptongasfüllung gefüllt wird, die einen verringerten Abstand zwischen den Verglasungsschichten erlaubt. Bei diesen abgedichteten Kunststoffverglasungseinheiten mit dickem Luftraum besteht keine Sorge, daß durch Druckschwankungen innerhalb der abgedichteten Einheit Bruch verursacht wird, da die äußeren Verglasungsfolien aus einem im wesentlichen nicht brechbaren, starren, orientierten thermoplastischen polymeren Material bestehen.The sealed unit in Figure 6 incorporates a shrink-fit film 51, typically PET, which is also bonded to the spacers 30G. Although only a single film 51 is shown in Figure 6, multiple parallel layers of shrink-fit film may be incorporated into the sealed unit. Extremely high energy sealed units (R-18 center glazing) may be made by using low-emissivity coating glazing films or shrink-fit flexible films and filling the sealed unit with a low-conductive krypton gas fill that allows for reduced spacing between the glazing layers. With these thick airspace sealed plastic glazing units, there is no concern about breakage caused by pressure fluctuations within the sealed unit, as the outer glazing sheets are made of a substantially non-breakable, rigid, oriented thermoplastic polymer material.

Wird die abgedichtete Kunststoffeinheit für bündig verglaste, zu öffnende Fenster benutzt, können die Fensterdichtungen, Fensterbeschläge und Scharniere unmittelbar mit der Kunststoffverglasung und dem Abstandhalter verbunden werden. Die Einheit ist selbsttragend, und es besteht keine Notwendigkeit für einen gesonderten Fensterstock. Folglich sind die Kosten zum Herstellen eines bündig verglasten, zu öffnenden Fensters reduziert.When the sealed plastic unit is used for flush glazed opening windows, the window seals, window fittings and hinges can be connected directly to the plastic glazing and spacer. The unit is self-supporting and there is no need for a separate window frame. Consequently, the cost of producing a flush glazed opening window is reduced.

Obwohl die Verglasungsfolien 52A und 52B typischerweise lichtdurchlässig sind, können die Schichten durchscheinend oder undurchsichtig sein. Wenn die Folien undurchsichtig sind, besteht eine Möglichkeit darin, laminierte Folien zu wählen, die aus biaxial orientiertem thermoplastischem Material verbunden mit dünnen Folien aus Stein oder Marmor bestehen.Although the glazing films 52A and 52B are typically translucent, the layers may be translucent or opaque. If the films are opaque, one option is to select laminated films consisting of biaxially oriented thermoplastic material bonded to thin films of stone or marble.

Verschiedene Profilausführungen des Abstandhalters aus einem orientierten thermoplastischen Polymer können für eine große Vielfalt spezieller Konstruktionen von abgedichteten Verglasungseinheiten benutzt werden. Eine spezielle Konstruktion ist für bauliche Abstandhalterverglasung.Various profile designs of the spacer made of an oriented thermoplastic polymer can be used for a wide variety of special designs of sealed glazing units. One special design is for structural spacer glazing.

Figur 7 zeigt ein Detail eines Querschnitts durch einen Abstandhalter 50 aus orientiertem thermoplastischem Material für eine bauliche Abstandhalterverglasungseinheit, wo der Abstandhalter im Profil U-förmig ist, wodurch eine ausgenommene Rinne 56 um den Umfang der abgedichteten Verglasungseinheit entsteht. Die Rinne 56 ist teilweise mit einem Butylband 52, welches ein Trocknungsmittel enthält, bedeckt. Der Abstandhalter ist an den Verglasungsfolien 37A und 37B mit einem strukturellen Silikonabdichtungsmittel 53 verbunden. Zusätzlich zu dem geringeren Wärmeverlust längs des Umfangs besteht ein besonderer Vorteil der Benutzung eines Abstandhalters aus orientiertem thermoplastischem Werkstoff für diesen Anwendungsfall darin, daß der Abstandhalterrahmen sehr effizient gefertigt werden kann. Wie Figur 5C zeigt, ist der Rinnenabstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material teilweise durch die rückwärtigen Schenkel der U-Rinne eingeschnitten und an den Ecken gebogen. Die beiden Enden des Rinnenabstandhalters sind dann an einer Stoßverbindung zusammengeschweißt, wodurch ein starrer Rahmen mit gebogener Ecke geschaffen wird.Figure 7 shows a detail of a cross-section through an oriented thermoplastic spacer 50 for a structural spacer glazing unit where the spacer is U-shaped in profile, creating a recessed channel 56 around the perimeter of the sealed glazing unit. The channel 56 is partially covered with a butyl tape 52 containing a desiccant. The spacer is bonded to the glazing sheets 37A and 37B with a structural silicone sealant 53. In addition to the reduced heat loss along the perimeter, a particular advantage of using an oriented thermoplastic spacer for this application is that the spacer frame can be manufactured very efficiently. As shown in Figure As shown in Figure 5C, the oriented thermoplastic gutter spacer is partially cut through the rear legs of the U-gutter and bent at the corners. The two ends of the gutter spacer are then welded together at a butt joint, creating a rigid frame with a bent corner.

Figur 8 ist eine Detailzeichnung einer zweiten speziellen Konstruktion für den Abstandhalter aus orientiertem thermoplastischem Material, der für diesen Anwendungsfall ein innerhalb eines Kantendichtungsstreifenprodukts 57 eingebautes Abstandsstück 55 ist. Das durchgehende Abstandsstück 55 von gewellter Gestalt ist innerhalb eines langgestreckten Streifens aus verformbarem Dichtungsmaterial eingebettet, welches ein Trocknungsmittel enthält. Das Kantendichtungsstreifenprodukt 57 ist um den Umfang der Verglasungsschichten 37A und 37B angeordnet. Das orientierte thermoplastische Material wird für das Abstandsstück insbesondere wegen seiner Stumpfbiegeeigenschaften auf der Längsachse benutzt, die es ermöglichen, das orientierte Material sehr leicht zu biegen oder zu falten und dabei das nötige Zickzackprofil zu schaffen. Im Gegensatz zum herkömmlichen Abstandsstück ist allerdings der Wärmeverlust über die Kantenversiegelung in Richtung rechtwinklig zur Längsachse des Abstandhalters reduziert.Figure 8 is a detailed drawing of a second specific design for the oriented thermoplastic spacer, which for this application is a spacer 55 incorporated within an edge sealing strip product 57. The continuous spacer 55 of corrugated configuration is embedded within an elongated strip of deformable sealing material containing a desiccant. The edge sealing strip product 57 is disposed around the periphery of the glazing layers 37A and 37B. The oriented thermoplastic material is used for the spacer particularly because of its butt bending properties along the longitudinal axis, which allow the oriented material to be very easily bent or folded to create the necessary zigzag profile. However, unlike the conventional spacer, heat loss through the edge seal in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the spacer is reduced.

Die hier beschriebenen Zeichnungen veranschaulichen nur ein sehr kleines repräsentatives Muster einiger der möglichen Konstruktionsgestaltungen für mehrfachverglaste, abgedichtete Einheiten, in die die Abstandhalterleiste aus orientiertem thermoplastischem Material eingebaut ist.The drawings described here illustrate only a very small representative sample of some of the possible construction designs for multi-glazed, sealed units incorporating the oriented thermoplastic spacer strip.

Ferner wird für die verschiedenen hier veranschaulichten Konstruktionen abgedichteter Einheiten im Sinne einer verbesserten hohen Wärmeleistung empfohlen, die Lufträume mit einer wenig leitfähigen Gasfüllung zu füllen, eine Verglasungsoberfläche in jedem getrennten Zuftraum mit einer wenig emittierenden Hochleistungsbeschichtung zu überziehen und gegebenenfalls eine weitere Verglasungsschicht oder Schichten zwischen den äußeren Verglasungsschichten unter Schaffung zusätzlicher Lufträume einzubauen. Um eine Wiederholung in der Beschreibung der Zeichnungen zu vermeiden, ist nicht besonders in jedem Fall darauf hingewiesen worden, daß den abgedichteten Einheiten diese Merkmale einverleibt sein können. Es sei auch erwähnt, daß im vorstehenden der vom Abstandhalter und den Verglasungsschichten eingeschlossene Raum als ein Luftraum bezeichnet wurde, und daß dies ganz besonders nicht die Möglichkeit ausschließt, daß der Raum mit einem inerten Gas, wie Argon gefüllt ist oder daß, gemäß einer Alternative, keine Luft eingeschlossen und ein Teilvakuum zwischen den Verglasungsschichten aufrechterhalten sein kann. Zum Erhalt einer guten Wärmeleistung bei Verwendung von Luft oder Argongas beträgt der optimale Abstand zwischen den Verglasungsschichten etwa 14 mm. Wird ein wenig leitfähiges Kryptongas verwendet, reduziert sich der optimale Abstand zwischen den Verglasungsschichten auf etwa 7 mm.Furthermore, for the various sealed unit designs illustrated here, in order to improve high thermal performance, it is recommended to fill the air spaces with a low-conductive gas filling, to provide a glazing surface in each separate compartment with a low-conductive gas filling, emitting high performance coating and, if necessary, to incorporate a further glazing layer or layers between the outer glazing layers to create additional air spaces. In order to avoid repetition in the description of the drawings, it has not been specifically stated in every case that the sealed units may incorporate these features. It should also be noted that in the foregoing the space enclosed by the spacer and the glazing layers has been referred to as an air space and that this in particular does not exclude the possibility that the space may be filled with an inert gas such as argon or that, in the alternative, no air may be enclosed and a partial vacuum maintained between the glazing layers. To obtain good thermal performance when using air or argon gas, the optimum distance between the glazing layers is about 14 mm. If a low conductive krypton gas is used, the optimum distance between the glazing layers is reduced to about 7 mm.

Claims (10)

1. Isolierendes Abstandsstück aus thermoplastischem, polymeren Material, das zwischen zumindest ersten und zweiten Verglasungsschichten einer abgedichteten Mehrfachverglasungseinheit angeordnet ist, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Abstandsstückes hochgradig orientiert ist (anisotropisch), wobei unter anderen physikalischen Eigenschaften insbesondere die thermische Leitfähigkeit, der thermische Expansionskoeffizient, die Biegeeigenschaften, die Starrheit und Festigkeit, der UV-Widerstand, die Feuchtigkeits- und Gasdurchlässigkeit dadurch bestimmt sind, daß das Ausmaß und die Richtung der Orientierung der molekularen Struktur des Materials gesteuert ist.1. Insulating spacer made of thermoplastic, polymeric material arranged between at least first and second glazing layers of a sealed multi-glazing unit, characterized in that the material of the spacer is highly oriented (anisotropic), wherein, among other physical properties, in particular the thermal conductivity, the thermal expansion coefficient, the flexural properties, the rigidity and strength, the UV resistance, the moisture and gas permeability are determined by controlling the extent and direction of the orientation of the molecular structure of the material. 2. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, wobei das Ausmaß und die Richtungen der Orientierung der molekularen Struktur des thermoplastischen Materials derart sind, daß die thermische Leitfähigkeit des Abstandsstückes senkrecht zu seiner Längsachse geringer ist als seine thermische Leitfähigkeit entlang seiner Längsachse.2. A spacer according to claim 1, wherein the extent and directions of orientation of the molecular structure of the thermoplastic material are such that the thermal conductivity of the spacer perpendicular to its longitudinal axis is less than its thermal conductivity along its longitudinal axis. 3. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, wobei das Ausmaß und die Richtungen der Orientierung der molekularen Struktur des thermoplastischen Materials derart sind, daß der thermische Expansionskoeffizient in Richtung der Längsachse des Abstandsstückes im wesentlichen dem thermischen Expansionskoeffizienten der Verglasungsschichten der angedichteten Einheit zwischen zumindest Temperaturen von -30ºC und +60ºC entspricht.3. Spacer according to claim 1, wherein the extent and directions of orientation of the molecular structure of the thermoplastic material are such that the thermal expansion coefficient in the direction of the longitudinal axis of the spacer substantially corresponds to the thermal expansion coefficient of the glazing layers of the sealed unit between at least temperatures of -30ºC and +60ºC. 4. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, wobei das Ausmaß der Orientierung der molekularen Struktur des Materials in Richtung senkrecht zur Längsachse des Abstandsstückes derart ist, daß die richtigen Roll-Formungs- und Biegeeigenschaften des Materials erreicht werden.4. A spacer according to claim 1, wherein the extent of orientation of the molecular structure of the material in the direction perpendicular to the longitudinal axis of the spacer is such that the proper roll forming and bending properties of the material are achieved. 5. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, welches durch Walzung aus orientiertem thermoplastischem polymeren Scheibenmateriai geformt ist, welches in zumindest zwei Richtungen orientiert und in zumindest einer Richtung hochgradig orientiert ist.5. A spacer according to claim 1, which is formed by rolling from oriented thermoplastic polymeric disc material which is oriented in at least two directions and highly oriented in at least one direction. 6. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, wobei die genannte mehrfachverglaste, abgedichtete Einheit zumindest einen durch Hitzeeinwirkung schrumpffähigen Kunststoffilm zwischen äußeren Verglasungsschichten aufweist, und wobei das genannte Abstandsstück gekennzeichnet ist durch eine Starrheit und Festigkeit, die vergleichbar ist mit herkömmlichen, hohlen Stahl-Abstandsstücken.6. A spacer according to claim 1, wherein said multi-glazed sealed unit comprises at least one heat shrinkable plastic film between outer glazing layers, and wherein said spacer is characterized by a rigidity and strength comparable to conventional hollow steel spacers. 7. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, wobei die genannten Verglasungsschichten orientierte thermoplastische Scheiben sind und das genannte Abstandsstück hiermit verbunden ist.7. A spacer according to claim 1, wherein said glazing layers are oriented thermoplastic sheets and said spacer is bonded thereto. 8. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, welches im Querschnitt im wesentlichen U-förmig ist, wodurch eine Aufnahme geschaffen wird für Befestigungsmittel.8. Spacer according to claim 1, which is substantially U-shaped in cross section, thereby creating a receptacle for fastening means. 9. Abstandsstück gemäß Anspruch 1, wobei es als gekreuselter flacher Streifen ausgebildet ist, der eingebettet ist in einen langgestreckten Streifen aus verformbarem Abdichtungsmaterial, das Trocknungsmaterial enthält.9. A spacer according to claim 1, wherein it is formed as a curled flat strip embedded in an elongated strip of deformable sealing material containing desiccant material. 10. Mehrschichtige, abgedichtete Verglasungseinheit mit einem isolierenden Abstandsstück aus thermoplastischem Material zwischen zwei Verglasungsschichten, dadurch gekennzeichnet, daß das Material des Anstandsstückes eine molekulare Struktur aufweist, die in Längsrichtung des Abstandsstückes hochgradig orientiert ist.10. Multi-layer sealed glazing unit with an insulating spacer made of thermoplastic material between two glazing layers, characterized in that the material of the spacer has a molecular structure which is highly oriented in the longitudinal direction of the spacer.
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