NL9100349A - Composiet beglazingspaneel. - Google Patents

Description

UITTREKSEL

Een composiet beglazingspaneel, dat een hoge akoestische demping verschaft, bezit twee platen (1, 8) uit glasachtig materiaal, waartussen een laag (7) uit een aerogel is opgesloten, welke sandwichconstructie als een monolitisch laminaat wordt samengelijmd.

Tijdens de vervaardiging van een dergelijk beglazingspaneel wordt de aerogellaag opgesloten tussen twee platen uit glasachtig materiaal, en wordt de sandwichconstructie als een monolitisch laminaat samengelijmd.

De aerogellaag (7), bijvoorbeeld een siliciumdioxide-aerogel, kan direct op de eerste glasachtige plaat (1) zijn gevormd, zodat ze zich direct hecht aan deze plaat, terwijl een tweede glasachtige plaat (8) door middel van een lijmlaag (9), op geschikte wijze gevormd onder gebruikmaking van een oplosvrije poederachtige lijm, op de aerogel kan worden bevestigd. De randen van het paneel kunnen hermetisch worden afgedicht onder toepassing van een mastiek afdichtmiddel (10).

Composiet beglazingspaneel

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op composiet beglazingspanelen met een hoge akoestische demping.

Er bestaat een vraag naar beglazingspanelen die een hoge mate aan akoestische demping verschaffen, en verschillende soorten beglazingspanelen zijn voorgesteld teneinde aan deze vraag te voldoen. In het bijzonder zijn holle beglazingspanelen bekend, zoals met gas (bijvoorbeeld lucht) gevulde panelen en vacuümpanelen, alsmede laminaten zoals die waarvan de samenlijmende hars een tamelijk plooibare aard bezit teneinde een dempend effekt te verschaffen. Zowel de holle alsmede gelamineerde panelen kunnen zijn voorzien van platen met asymmetrische dikte teneinde de akoestische demping bij bepaalde frequenties te verbeteren. Natuurlijk is het bekend om één of een aantal gelamineerde vensterruiten in een hol beglazingspaneel op te nemen. Dergelijke panelen bezitten zekere nadelen, die ze ongeschikt maken voor toepassing onder bepaalde omstandigheden, alwaar het wenselijk zou zijn om een hoge mate aan akoestische isolatie te verschaffen.

Met gas gevulde holle panelen bezitten een akoestische demping, die in hoge mate wordt bepaald door de "dikte" van de met gas gevulde ruimte tussen de platen. Voor een hoge demping moet de tussen de platen gelegen ruimte tamelijk groot zijn, en dit kan problemen veroorzaken bij de vervaardiging en het in het kozijn aanbrengen. Uitsluitend bij wijze van voorbeeld, zijn dergelijke panelen vanwege hun dikte ongeschikt voor aanbrenging in dunne scheidingswanden. Terwijl onder vacuüm gebrachte holle panelen een goede demping kunnen verschaffen met een relatief nauwe tussen de platen gelegen ruimte, neigt een dergelijk vacuüm ertoe, in het bijzonder bij tamelijk grote panelen, om de glasachtige platen van het paneel hol te laten staan, en dit kan een ongewenst effekt ten aanzien van reflectie veroorzaken.

Gelamineerde beglazingspanelen verschaffen een demping die, in grote lijnen, afhankelijk is van hun massa. Voor een hoge demping is een hoge specifieke massa (dat wil zeggen massa per oppervlakte-eenheid) vereist. Opnieuw slechts bij wijze van voorbeeld zijn dergelijke panelen ongeschikt voor aanbrenging in wanden, alwaar gewichtsoverwegingen een belangrijke faktor vormen.

De onderhavige uitvinding beoogt een composiet begla-zingspaneel te verschaffen dat een zeer hoge mate aan akoestische demping in relatie tot zijn totale dikte en specifieke massa verschaft.

Overeenkomstig de uitvinding wordt een composiet beglazingspaneel verschaft met een hoge akoestische demping, met het kenmerk, dat het paneel twee platen uit glasachtig materiaal bezit waartussen een laag uit een aerogel is opgesloten, welke sandwichconstructie als monolitisch laminaat is samengelijmd.

De uitdrukking "monolitisch laminaat" wordt hier gebruikt om een laminaat aan te duiden dat op zodanige wijze is samengelijmd, dat het op dezelfde wijze trilt als een enkele plaat uit een materiaal met een elasticiteitsmodulus, die kan worden berekend uit de elasticiteitsmoduli en diktes van de afzonderlijke lagen van het laminaat. Dergelijke mono-litische laminaten kunnen worden vergeleken met holle panelen en met laminaten, die slechts in zwakke mate met elkaar zijn gekoppeld, zodat ze zich tijdens trilling als een doos in plaats van als een plaat gedragen. Derhalve treedt er bij een monolitisch laminaat geen "massa-ruimte-massa"-resonantie op.

Een dergelijk composiet beglazingspaneel verschaft een zeer hoge mate aan akoestische demping in relatie tot zijn totale dikte en specifieke massa. Een dergelijk paneel bezit tevens het voordeel dat wordt gegarandeerd dat beide hoofdvlakken van de aerogellaag worden beschermd tegen atmosferisch vocht. Aerogels bezitten in het algemeen een hoge vochtabsorp-tie, waarna ze ertoe neigen om te scheuren en te vervallen tot stof. De randen van een dergelijk laminaat kunnen goed worden beschermd op een op zichzelf bekende wijze door de toepassing van een vochtbestendig afdichtmiddel, zoals een op siliconen gebaseerd mastiekpreparaat.

De onderhavige uitvinding beoogt verder een werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk paneel te verschaffen.

Dienovereenkomstig verschaft de onderhavige uitvinding tevens een werkwijze voor het vervaardigen van een composiet beglazingspaneel met een hoge akoestische demping, met het kenmerk, dat een laag uit een aerogel wordt opgesloten tussen twee platen uit glasachtig materiaal en dat de sand-wichconstructie wordt samengelijmd als een monolitisch laminaat.

Dit omvat een zeer eenvoudige werkwijze voor het vervaardigen van een dergelijk paneel.

Het toegepaste aerogel kan bestaan uit een aerogel uit aluminiumoxide, zirkoonoxide, tinoxide of wolfraamoxide, maar bestaat bij voorkeur uit een aerogel gebaseerd op silici-umdioxide. Teneinde een aerogelplaat te vormen voor toepassing in een dergelijk laminaat, wordt een laag van de geschikte gel in een oplosmiddel op een geschikte vormplaat verspreid en wordt het oplosmiddel uit de laag verwijderd teneinde een aerogelplaat achter te laten. Volgens een voorkeurswerkwijze wordt een gel uit siliciumdioxide in alcohol als oplosmiddel uitgespreid op een vormplaat, die vervolgens in een autoclaaf wordt gebracht. De autoclaaf wordt onder druk gebracht, en de gel wordt eventueel overstroomd met vloeibaar kooldioxide teneinde het alcoholoplosmiddel geheel of grotendeels te verwijderen. De druk in de autoclaaf wordt verhoogd tot een druk, die groter is dan de kritieke druk voor de oplosmiddel-vloeistof, die aanwezig is in de laag (ongeveer 80 bar voor alcohol of ongeveer 74 bar voor kooldioxide). De temperatuur in de autoclaaf wordt vervolgens verhoogd tot boven de kritieke temperatuur voor dat oplosmiddel (ongeveer 240°C voor alcohol of ongeveer 31°C voor kooldioxide). Op deze wijze is het mogelijk om het oplosmiddel uit de laag te verwijderen zonder de struktuur van het siliciumdioxide te laten bezwijken, teneinde de aerogel te vormen, en inderdaad kan de struktuur van de aerogel tot ongeveer 98 volumeprocenten holtes bevatten. De uit deze werkwijze resulterende aerogelplaat wordt vervolgens opgesloten tussen twee glasachtige platen, en de sandwichconstructie wordt samengelijmd als monolitisch laminaat teneinde een paneel volgens de uitvinding te vormen.

Panelen volgens de uitvinding kunnen opaak zijn, ze kunnen bijvoorbeeld als decoratieve panelen zijn gevormd, die gekleurd kunnen zijn door de toepassing van kleurstoffen in de aerogel, of als alternatief, doch bij voorkeur, is de sandwichconstructie samengelijmd ter vorming van een licht-doorlatend laminaat. Indien het laminaat lichtdoorlatend is, kan het als een vensterafsluiting of anderszins worden toege past, alwaar lichtdoorlatendheid een belangrijke faktor vormt. Afhankelijk van de dikte van de aerogel binnen het laminaat kan het zelfs transparant zijn.

Voorzicht is geboden wanneer een geprefabriceerde laag uit een aerogel op een glasachtige plaat wordt gelijmd. Indien een op een oplosmiddel gebaseerde lijm wordt toegepast is het aannemelijk, dat het oplosmiddel kan penetreren in de aerogel, en dit zou ertoe leiden dat de aerogelmatrix grotendeels op dezelfde wijze wordt afgebroken als tijdens de absorptie van vocht. Derhalve geniet het de voorkeur, dat het lijmmiddel in hoofdzaak vrij is van een oplosmiddel. Derhalve verdient het de voorkeur om een onder invloed van warmte verweekbaar of smeltbaar lijmmateriaal toe te passen. Aerogels zijn goed in staat om de temperaturen van het niveau, dat vereist is voor het smelten van vele onder invloed van warmte verweekbare hechtende materialen te weerstaan. Een dergelijk onder invloed van warmte verweekbaar hechtend materiaal kan de vorm bezitten van een dunne plaat of film, doch is het van voordeel wanneer de lijm zich in poedervorm bevindt, aangezien dit de hanteringsproblemen vereenvoudigt. Een dergelijke poedervormige lijm kan eenvoudig worden aangebracht, bijvoorbeeld door een electrostatische sproeitechniek, die op zichzelf bekend is. Smeltbare siliconenharsen zijn in het bijzonder goed geschikt om een zeer efficiënte verbinding tussen op siliciumdioxide gebaseerde aerogels en glasachtige platen, die eveneens rijk zijn aan siliciumdioxide, te vormen.

Volgens in het bijzonder de voorkeur genietende uitvoeringsvormen van de uitvinding is de of ten minste één van de aerogellagen rechtstreeks op een glasachtige plaat gelijmd. Dit vermijdt enigerlei problemen ten aanzien van het kiezen en aanbrengen van een tussengelegen laag uit hechtend materiaal, en vereenvoudigt de vervaardiging uitermate. De eenvoudigste manier teneinde een dergelijke rechtstreekse verbinding te bewerkstelligen is om een glasachtige plaat als vormplaat te gebruiken, waarop de aerogellaag eerst wordt gevormd. Op deze wijze wordt de of ten minste één aerogellaag rechtstreeks op de glasachtige plaat gevormd, zodat ze direct daaraan wordt gehecht. Een op siliciumdioxide gebaseerde aerogel zal goed rechtstreeks hechten aan de glasachtige siliciumdioxide-matrix van bijvoorbeeld een glasplaat.

Bij sommige voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding omvat het laminaat twee aerogellagen, die elk rechtstreeks op een glasachtige plaat zijn gelijmd. Bij het samenstellen van twee aerogellagen, die elk rechtstreeks zijn gevormd op een glasachtige plaat ter vorming van een laminaat, kan gemakkelijk een paneel worden gevormd dat een zeer hoge mate aan akoestische demping in relatie tot zijn dikte en gewicht bezit.

De akoestische demping door een beglazingspaneel volgens de uitvinding wordt geacht grotendeels een gevolg te zijn van het zeer grote verschil in akoestische impedantie tussen de aerogel en het glasachtige materiaal, ten gevolge van de zeer lage voortplantingssnelheid van het geluid in de aerogel. Teneinde echter volledig gebruik te maken van dit fenomeen moet(en) de aerogella(a)g(en) niet te dun zijn, en geniet het derhalve de voorkeur, dat de of ten minste één van de aerogellagen een dikte van ten minste 10 mm bezit. Het verhogen van de dikte van de aerogellaag is tevens uitermate gunstig voor de thermische isolatie, indien dit gewenst is. Opgemerkt wordt echter, dat de aerogellagen een aanzienlijk gedeelte van het licht op diffuse wijze doorgeven, en derhalve moet de totale dikte van de aerogel in een paneel niet te groot zijn indien een hoge resolutiegraad door het paneel van belang wordt geacht.

Teneinde de aerogel volledig tegen een mogelijke aantasting door atmosferisch vocht te beschermen, geniet het de voorkeur dat de aerogel hermetisch is afgedicht binnen het laminaat. Dit kan op velerlei wijze worden uitgevoerd, bijvoorbeeld door de toepassing van een randafdichting van het eerder genoemde mastiek type, eventueel in samenhang met een gootvormige frame, bijvoorbeeld uit geëxtrudeerd aluminium.

Bij voorkeur echter wordt het laminaat hermetisch afgedicht door middel van één of een aantal afstandshouders die zich rond het paneel uitstrekken en op de glasachtige platen van het laminaat zijn gesoldeerd. Dit verschaft een zeer effectieve en langdurige bescherming van de aerogel.

Bij sommige voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding, waarbij de aerogel hermetisch is afgedicht binnen het laminaat, wordt het inwendige van het laminaat onder vacuüm gebracht. Dit is uitermate gunstig vanuit het oogpunt van thermische isolatie, en het kan tevens een gunstige invloed bezitten op het bewerkstelligen van een betere handhaving van de zeer lage voortplantingssnelheid van het geluid in de aerogel.

Voorkeursuitvoeringsvormen van de uitvinding zullen thans aan de hand van een voorbeeld worden beschreven, waarbij slechts wordt verwezen naar de bijgevoegde schematische tekeningen, waarin:

Figuur 1 een stap tijdens de vervaardiging van een paneel in overeenstemming met de onderhavige uitvinding toont, en

Figuren 2 en 3 respectievelijke dwarsdoorsneden tonen door twee uitvoeringsvormen van het paneel volgens de onderhavige uitvinding.

Een glasachtige plaat 1 met geschikte afmeting en vorm is rond zijn omtrek voorzien van een omringende rand 2 (vergelijk figuur 1).

De boven de plaat 1 en binnen de rand 2 gevormde ruimte wordt vervolgens gevuld met een aerogelvormende oplossing. Zoals is weergegeven in figuur 1 wordt de plaat 1 vervolgens in een autoclaaf 3 geplaatst, die is voorzien van een gasinlaatklep 4 en een gasuitlaatklep 5, alsmede een met 6 aangeduid verwarmingsorgaan.

De gebruikte oplossing is een alcogeloplossing, dat wil zeggen een oplossing in alcohol. De, de gel vormende, opgeloste stof kan bestaan uit uitsluitend siliciumdioxide, of kan toevoegingen van andere oxides bezitten, bijvoorbeeld van aluminium, telluur, germanium of andere materialen, teneinde speciale gewenste eigenschappen aan de te vormen aerogel te verschaffen.

Nadat de de aerogel vormende oplossing is uitgeschonken, en eventuele bellen zijn verwijderd, laat men de oplossing een gel vormen en rijpen. De aldus gevormde alcogel wordt doorspoeld met vloeibare kooldioxide, die de alcohol in de alcogeloplossing vervangt. Dit kan worden uitgevoerd door het herhaaldelijk doorspoelen van de geloplossing bij ongeveer 18-20°C en met een druk van ongeveer 55 bar. Dit bezit als voordeel, dat de volgende vervaardigingsstap aanzienlijk wordt vereenvoudigd.

De druk in de autoclaaf 3 wordt vervolgens verhoogd tot boven de kritieke druk van het oplosmiddel, 74 bar voor kooldioxide, en de temperatuur in de autoclaaf wordt vervolgens verhoogd tot boven de kritieke temperatuur, 31°C voor kooldioxide. Deze stap wordt vereenvoudigd door de substitutie van kooldioxide als oplosmiddel, aangezien wanneer het oplosmiddel alcohol zou blijven, de vereiste temperatuur en druk boven 240°C respectievelijk 80 bar zouden liggen. Kenmerkende praktijktemperaturen voor deze stap van de werkwijze bedragen ongeveer 40°C voor kooldioxide en ongeveer 270°C voor alcohol als oplosmiddel. Kooldioxide wordt op geschikte wijze gebruikt als drukgas, dat wordt toegevoerd via de inlaatklep 4. Tijdens het drogen van de laag kan een gedeelte van de damp binnen de autoclaaf ontsnappen via de uitlaatklep 5, en na beëindiging van de droging blijft een rechtstreeks met de plaat 1 verbonden aerogellaag 7 achter.

De aerogellaag 7 wordt vervolgens opgesloten tussen de eerste plaat 1 en een tweede glasachtige plaat.

Figuur 2 toont een dergelijk paneel, waarbij de aerogellaag 7 aan een tweede glasplaat 8 is gehecht via een tussengelegen laag uit lijm 9. Een dergelijke hechting wordt bewerkstelligd door het elektrostatisch op de aerogellaag 7 sproeien van een laag poedervormige siliconenhars, de tweede plaat 8 samen te voegen met de lijm, en het samenstel te verhitten teneinde het smelten van de hars te bewerkstelligen, zodat na afkoeling de sandwichconstructie samen is gevoegd tot een laminaat. Het paneel wordt voltooid door een mastiek materiaal 10 op siliconenbasis in de inspringing tussen de aerogellaag 2 en de eerste plaat 1 aan te brengen, welke inspringing achter bleef na verwijdering van de omringende rand 2 (figuur 1).

In figuur 3 is een tweede uitvoeringsvorm van een paneel getoond, dat is gevormd door het samenhechten van twee aerogellagen 7, die elk zijn gevormd op en direct verbonden met een glasachtige plaat 1. Evenals het laminaat volgens figuur 2 is het laminaat volgens figuur 3 samengehecht door middel van een lijmlaag 9, die op geschikte wijze op dezelfde manier is gevormd.

Elk der glasachtige platen 1 van figuur 3 draagt ter plaatse van de rand een metaallaag uit koper, die is bedekt door een laag soldeer, samen aangeduid met 11. Deze lagen 11 werden aangebracht voordat de aerogellagen 7 werden gevormd, en ze werden bedekt door de begrenzingsranden 2 tijdens de vorming van de aerogellagen. Na het samenlijmen van het laminaat worden metalen afstandhouders 12 tussen de metaal/sol-deerlagen gesoldeerd rond de omtrek van het paneel, zodat de aerogellagen hermetisch zijn afgedicht tegen de omringende atmosfeer. Indien gewenst kan het inwendige van het paneel vervolgens onder vacuüm worden gebracht.

Dergelijke panelen, hetzij volgens figuur 2, hetzij volgens figuur 3, verschaffen een zeer hoge mate aan akoestische demping gelet op hun totale dikte en hun gewicht per oppervlakte-eenheid, terwijl ze tevens een uitstekende thermische isolatie verschaffen.

Bij een variant van de in figuur 3 getoonde uitvoeringsvorm strekt de afstandhouder 12 zich niet rechtstreeks tussen de twee glasachtige platen uit, maar is gegolfd, zodat de baan van de thermische verbinding tussen deze platen rond hun randen wordt verlengd.

Bij een andere variant van het paneel, hetzij volgens figuur 2 of figuur 3, is het afdichtmateriaal 10 volgens figuur 2 of de metalen strook 11 en de afstandhouder 12 volgens figuur 3 achterwege gelaten. In plaats daarvan zijn de twee glasplaten aan elkaar "gesoldeerd" door een glasverbinding.

Het zal duidelijk zijn, dat een laminaat, zoals getoond in de figuren 2 of 3, kan worden samengevoegd met één of een aantal andere elementen teneinde een paneel met een veel complexere constructie te vormen, indien gewenst. In het bijzonder kan een dergelijk complexer paneel één of een aantal extra glasplaten, zoals 1, bezitten, die een rechtstreeks gevormde aerogellaag 7 dragen.

De uitvinding is niet beperkt tot de in het voorgaande beschreven uitvoeringsvormen, die binnen het kader der uitvinding op velerlei wijzen kunnen worden gevarieerd.

Claims (20)

1. Composiet beglazingspaneel met een hoge akoestische demping, met het kenmerk, dat het paneel twee platen uit glasachtig materiaal bezit waartussen een laag uit een aerogel is opgesloten, welke sandwichconstructie als monolitisch laminaat is samengelijmd.

2. Paneel volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het laminaat transparant is.

3. Paneel volgens conclusie 1 of 2, met het kenmerk, dat als lijm voor het samenlijmen van de lagen van het laminaat een smeltbare siliconenhars wordt gebruikt.

4. Paneel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de of ten minste één van de aerogellagen rechtstreeks op een glasachtige plaat is gelijmd.

5. Paneel volgens conclusie 4, met het kenmerk, dat het laminaat twee aerogellagen bezit, die elk rechtstreeks op een glasachtige plaat zijn gelijmd.

6. Paneel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de of ten minste één van de aerogellagen ten minste 10 mm dik is.

7. Paneel volgens een der voorgaande conclusies, met het kenmerk, dat de aerogel hermetisch is afgedicht binnen het laminaat.

8. Paneel volgens conclusie 7, met het kenmerk, dat het laminaat hermetisch is afgedicht door middel van één of een aantal afstandhouders die zich rond het paneel uitstrekken en aan de glasachtige platen van het laminaat zijn gesoldeerd.

9. Paneel volgens conclusie 7 of 8, met het kenmerk, dat het inwendige van het laminaat onder vacuüm is gebracht.

10. Werkwijze voor het vervaardigen van een composiet beglazingspaneel met een hoge akoestische demping, met het kenmerk, dat een laag uit een aerogel wordt opgesloten tussen twee platen uit glasachtig materiaal en dat de sandwichconstructie wordt samengelijmd als een monolitisch laminaat.

11. Werkwijze volgens conclusie 10, met het kenmerk, dat de sandwichconstructie samen wordt gelijmd ter vorming van een lichtdoorlatend laminaat.

12. Werkwijze volgens conclusie 10 of 11, met het kenmerk, dat als lijm voor het samenlijmen van de lagen van het laminaat een althans nagenoeg oplosmiddelvrij, smeltbaar hechtend materiaal wordt toegepast.

13. Werkwijze volgens conclusie 12, met het kenmerk, dat als lijm voor het samenlijmen van de lagen van het laminaat een poedervormige lijm wordt toegepast.

14. Werkwijze volgens conclusie 12 of 13, met het kenmerk, dat als lijm voor het samenlijmen van de lagen van het laminaat een siliconenhars wordt toegepast.

15. Werkwijze volgens een der conclusies 10 tot 14, met het kenmerk, dat de of ten minste één van de aerogellagen rechtstreeks op een glasachtige plaat wordt gevormd, zodat ze direct daaraan wordt gelijmd.

16. Werkwijze volgens conclusie 15, met het kenmerk, dat het laminaat wordt gevormd door twee aerogellagen samen te voegen, die elk direct op een glasachtige plaat zijn gevormd.

17. Werkwijze volgens een der conclusies 10 tot 16, met het kenmerk, dat de of ten minste één van de aerogellagen een dikte van ten minste 10 mm bezit.

18. Werkwijze volgens een der conclusies 10 tot 17, met het kenmerk, dat de aerogel hermetisch is afgedicht binnen het laminaat.

19. Werkwijze volgens conclusie 18, met het kenmerk, dat het laminaat hermetisch is afgedicht door middel van één of een aantal afstandhouders die zich rond het paneel uitstrekken en aan de glasachtige platen van het laminaat zijn gesoldeerd.

20. Werkwijze volgens conclusie 18 of 19, met het kenmerk, dat het inwendige van het laminaat onder vacuüm is gebracht.