專利名稱：一種低成本鋼化真空玻璃及其制作方法
一種低成本鋼化真空玻璃及其制作方法所屬技術領域
本發(fā)明屬于節(jié)能環(huán)保玻璃技術領域。
背景技術：
真空玻璃是目前節(jié)能效果最好的透明外圍護材料，具有重量輕、厚度薄、傳熱系數(shù) 小、隔音效果好、抗風壓強度高、壽命長等一系列優(yōu)點，是理想的節(jié)能建筑材料。但是因為其 昂貴的生產(chǎn)成本及尚無法達到高層建筑所要求的鋼化玻璃強度，目前尚未得到大規(guī)模的應用?，F(xiàn)有真空玻璃的上述缺點是由其設計結構和生產(chǎn)工藝造成的?，F(xiàn)有真空玻璃的基 本結構如圖1所示，即兩片玻璃原片之間用微小的支撐物點陣隔開，周邊用低熔點玻璃料 熔封，通過玻璃抽氣管進行“排氣”后封口，形成氣壓低于0. 1 厚度僅為0. 1-0. 2mm的真空 層。因此真空玻璃的生產(chǎn)必須經(jīng)過多道工序來完成，包括1)抽氣口鉆孔、幻支撐物布放、 3)玻璃釬焊料布涂、4)玻璃合片、5)高溫封邊/抽氣口釬焊、6)高溫抽氣/封口、和7)吸 氣劑解封。上述的支撐物布放工序是造成現(xiàn)有真空玻璃生產(chǎn)效率低下、廢品率高，進而推升 生產(chǎn)成本的主要環(huán)節(jié)。現(xiàn)有真空玻璃支撐物是直徑小于0. 5mm，高度在0. 1-0. 2mm之間的不 銹鋼圓片、圓環(huán)或“C”型開口環(huán)，在1平方米的面積上要均勻布放1600個支撐物。因為單 體體積小、布放數(shù)量大，只能使用機械手或機械人來完成布放，造成設備投資成本高昂。即 便如此，支撐物漏放、錯放、疊放及在后續(xù)工序中的移動仍經(jīng)常發(fā)生，造成廢品率居高不下。上述的高溫封邊工序則是造成現(xiàn)有真空玻璃達不到高層建筑安全標準的主要原 因。標準要求高層建筑玻璃構件必須使用鋼化玻璃制造。但是因為現(xiàn)有高溫封邊玻璃釬焊 料的熔化溫度在450°C左右，高于鋼化玻璃的退火溫度，所以即使采用鋼化玻璃原片來制造 真空玻璃，它也會在封邊工序過程中被退火成為普通玻璃。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種能夠克服上述缺點的低成本鋼化真空玻璃及其制作工 藝。為達成此目的，本發(fā)明首先提供了一種利用直接生成在玻璃原片上的玻璃微凸點 來代替布放在玻璃原片上的微型不銹鋼支撐物來形成真空腔的方法。因為免除了真空玻 璃制作工藝中的支撐物布放工序，所以真空玻璃的設備投資成本和制作成本均得到大幅下 降。同時因為玻璃微凸點支撐物較低的熱傳導系數(shù)和透明性，所以真空玻璃的隔熱性和透 光性也獲得有效提升。為達成此目的，本發(fā)明還提供了一種利用壓延技術或印刷/燒結技術在玻璃原片 上直接生成上述微凸點支撐物的方法。如此生成的支撐物與玻璃原片融為一體，且分布均 勻、尺寸均一，因此徹底避免了現(xiàn)有真空玻璃制作工藝中支撐物漏放、錯放、疊放及移位等 工藝缺陷，令產(chǎn)品合格率大幅提升。3
為達成此目的，本發(fā)明還提供了一種真空層支撐物點陣等邊三角形排列方法。與 傳統(tǒng)正方形排列方法相比，在玻璃原片強度相等的條件下，此排列方法可以減少42%的支 撐物數(shù)量，因此能夠有效提高真空玻璃的隔熱和隔音效果。為達成此目的，本發(fā)明還提供了 一種低溫金屬釬焊技術用于對真空玻璃的封邊操 作。封邊溫度因此可以被降低到250°c以下，有效地避免了鋼化玻璃原片的退火，使真空玻 璃達到高層建筑物的安全使用標準。為達成此目的，本發(fā)明還提供了一種利用紫外線照射的方法來加速分解吸附在玻 璃表面的大分子氣體，從而提高在低溫(< 250°c )狀態(tài)下對真空玻璃進行排氣的效果。為達成此目的，本發(fā)明還提供了一種將封邊工序和排氣工序簡約整合在一起的抽 氣封邊一步法工藝，不但簡化了工藝流程還無需預制抽氣口。這進一步降低了真空玻璃的 制造成本，同時又令其外表更美觀和完整。與現(xiàn)有真空玻璃及其制造工藝相比，本發(fā)明所提供的低成本鋼化真空玻璃及其制 造工藝能夠顯著降低真空玻璃的設備投資成本和生產(chǎn)成本，同時解決了真空玻璃的鋼化問 題，從而為真空玻璃的大規(guī)模應用，特別是在高層建筑上的大規(guī)模應用，奠定了必要的技術 基礎。不僅如此，與現(xiàn)有真空玻璃相比，利用本工藝方法制作的真空玻璃還具有更好的隔熱 及隔音效果，同時具備完全的透光性?？傊?，本發(fā)明所提供的工藝技術能夠在大幅度降低真 空玻璃生產(chǎn)成本的同時進一步提升其技術經(jīng)濟指標和商業(yè)附加值。


下面結合附圖對本發(fā)明作進一步的說明。圖1是現(xiàn)有真空玻璃的結構示意圖。圖2是本發(fā)明所提供的真空玻璃的結構示意圖。圖3是真空玻璃支撐物點陣排列示意圖，a)正方形排列，b)等邊三角形排列。圖4是本發(fā)明所提供的抽氣封邊真空爐的結構示意圖。
具體實施例方式圖2是本發(fā)明所提供的真空玻璃100的結構示意圖。真空玻璃100由一塊微凸點 玻璃原片110與一塊平板玻璃原片120合片后沿其四周邊緣釬焊密封(130)后構成，其間 形成的真空層140由所述微凸點玻璃原片110內側表面上的微凸點支撐物點陣111支撐， 真空層140內安放有用于吸收殘余氣體的吸氣劑150。微凸點玻璃原片110是在其內側表面均勻分布著一微凸點支撐物點陣111的平板 玻璃。微凸點的輪廓形狀可以是球冠、球缺、圓臺等。其尺寸要足夠微小，以至于不易被具 有正常視力的人所察覺；直徑通常要小于0. 5mm，高度則為0. 1-0. 2mm，所有微凸點的高度 必須相等。微凸點支撐物點陣111采用圖北中所描述的等邊三角形排列，因為其能給出最 小的支撐物密度值(單位面積上的支撐物數(shù)量)，因此具有最優(yōu)的隔熱和隔音性能，理由如 下。真空層支撐物的作用是平衡施加在真空玻璃表面上的大氣壓力，使真空層不在大 氣壓力下閉合，玻璃不被壓碎。這要求支撐物的最大間距必須小于某一由玻璃原片抗拉強 度決定的臨界值，λ0Ο玻璃原片的抗拉強度越高，λ ^值越大。在一給定玻璃強度或λ ^值下，支撐物點陣的排列形式?jīng)Q定了所需支撐物的密度，而支撐物密度又決定了真空玻璃的 隔熱和隔音性能，因為真空玻璃的熱傳導和聲音的傳播都是通過支撐物進行的。支撐物的 密度越小，真空玻璃的隔熱和隔音性能就越好。如圖3所示，在正方形點陣排列中(圖3a)， λ ο是正方形的對角線長度，對應的支撐物密度是P E^= 2/λ/。在等邊三角形點陣排列中 (圖北)，λ ^是等邊三角形的邊長，對應的支撐物密度是P = 2/ (31/2 λ 02)。結論是等邊三 角形點陣支撐物密度僅是正方形點陣支撐物密度的58%，SP P三角/p 1/31/2^0. 58，。 因此本發(fā)明采用等邊三角形支撐物點陣排列來取代傳統(tǒng)真空玻璃中所采用的正方形點陣 排列可以顯著提高真空玻璃100的隔熱和隔音性能。微凸點玻璃原片110可以使用壓延法制造。該方法要求在玻璃壓延機的一個壓延 輥表面上按照選定的支撐物點陣排列圖案和凸點形狀均勻制備出一系列的凹坑作為微凸 點的印花模。另一可以用來制造微凸點玻璃原片110的方法是印刷燒結法。該方法需要首 先按選定的支撐物點陣排列圖案把含有低熔點玻璃粉的漿料印制在一平板玻璃的表面上， 然后將該平板玻璃送入一燒結爐，將其加熱到接近玻璃粉熔點的溫度，使玻璃粉堆積體轉 變?yōu)榕c該平板玻璃表面融為一體的玻璃微凸點。本發(fā)明使用直接生成在玻璃原片上的玻璃微凸點支撐物來取代布放在玻璃原片 上的不銹鋼支撐物來制備真空玻璃能夠顯著地降低設備投資，提高產(chǎn)品合格率，降低生產(chǎn) 成本和提升產(chǎn)品的隔熱、隔音和透光性能。這是因為本發(fā)明1)無需投資昂貴的支撐物布 放設備，“布、合、涂機組”；幻徹底避免了支撐物的漏放、錯放、疊放和在后續(xù)工序中的移動； 3)采用了支撐物等邊三角形點陣排列令支撐物密度減小42% ；4)采用的玻璃微凸點支撐 物的導熱系數(shù)比不銹鋼支撐物的導熱系數(shù)小20倍，且具透光性。平板玻璃原片120可以是普通的白玻，也可以是吸熱玻璃、陽光控制玻璃、自潔凈 玻璃、Low-E (低輻射)玻璃等功能性玻璃。微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120可以是普通的退火玻璃，也可以是鋼化 玻璃。選用后者可以顯著提高真空玻璃的安全性，使其符合高層建筑的安全使用標準，同時 因為玻璃強度的提高，真空層支撐物臨界間距(Xci)得以加大、密度得以減小，令真空玻璃 的隔熱和隔音性能進一步提高。但是選用鋼化玻璃要求真空玻璃的封邊工序必須在低于鋼 化玻璃的退火溫度)下進行。這可以借助于本發(fā)明所提供的一種低溫金屬釬焊技術 來完成。該技術包括如下步驟1.首先在微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120的內側表面四周邊緣處燒結一 層金屬膜。金屬膜的寬度要適當，但必須要能夠保證在封邊完成后在微凸點玻璃原片110 和平板玻璃原片120之間提供足夠的結合力。金屬膜的厚度也要適當，必須保證膜的連續(xù) 性。金屬膜的材質要保證其可以被所要使用的低溫金屬釬焊材料(如，焊錫)充分濕潤。金 屬膜必須能夠與玻璃之間形成牢固的冶金結合。該步驟的實施例之一是玻璃表面裝飾業(yè)中 常用的玻璃描金工藝。因為金水燒結溫度接近玻璃鋼化溫度，該步驟可以與玻璃鋼化工藝 合并實施。2.完成上述準備步驟后，把微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120合片，并 在其金屬膜之間布放一厚度適當?shù)暮稿a箔帶，將其加熱到焊錫的熔點溫度以上(但低于 2500C )，兩玻璃原片就被釬焊在一起了。上述低溫金屬釬焊技術可以被用于強化真空玻璃和普通真空玻璃的封邊操作。但以退火玻璃為原片的普通真空玻璃對封邊溫度并無特殊要求，因此也可以采用通常的低熔 點玻璃粉釬焊料來封邊。圖4是本發(fā)明所提供的抽氣封邊真空爐200的實施例示意圖，由爐體210、加熱體 211、導軌212、真空泵220及其它輔助構件(未示出)組成。使用抽氣封邊真空爐200可以把現(xiàn)有真空玻璃生產(chǎn)工藝中的高溫抽氣工序和封 邊工序簡約集成為一道抽氣封邊工序。合片后的微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120 被放在導軌212上送入爐內。導軌分上下兩層，可以同時處理兩組真空玻璃。爐內的真空 度要達到0. IPa以上，兩玻璃原片之間空腔內的氣體以及吸附在玻璃原片上的氣體隨同爐 內的氣體一起被真空泵220抽出。加熱體211的布置要保證爐內溫度均勻，并能夠把釬焊 料(低溫玻璃粉或焊錫箔帶)加熱到其熔點溫度以上。如使用低溫金屬釬焊封邊工藝，還 需要加裝紫外線發(fā)生器213，其作用是加速分解吸附在玻璃表面上的大分子氣體(如(X)2和 H2O)，使其能夠被真空泵220快速抽出。如果使用低溫玻璃粉釬焊封邊，則無需使用紫外線 發(fā)生器，因為其較高的封邊溫度足以分解玻璃表面上吸附的任何氣體。因為真空玻璃的加 熱和封邊都是在高真空的狀態(tài)下進行的，其真空層也在封邊完成后就自然形成了。這就免 除了抽氣口鉆孔和封口及吸氣劑密封和解封等一系列工序，使生產(chǎn)工藝簡化，生產(chǎn)成本得 到進一步的降低。不僅如此，抽氣口的免除還能夠改善真空玻璃的完整性和外觀?？梢允褂孟率龉に嚵鞒躺a(chǎn)本發(fā)明所提供的真空玻璃100 1.對玻璃原片進行切裁磨邊。2.如生產(chǎn)的是鋼化真空玻璃，在玻璃原片內側表面的四周邊緣處燒結生成金屬 膜，并進行鋼化處理。3.將微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120進行合片，在其內側表面的四周邊 緣布涂釬焊料(低溫玻璃粉或焊錫箔條)，并在適當位置放置吸氣劑150。4.送入抽氣封邊真空爐200，開始抽真空(如生產(chǎn)的是鋼化真空玻璃，啟動紫外線 發(fā)生器21 ，同時升溫到低于釬焊料軟化溫度的某一溫度并保溫。在此過程中，真空層140 內的氣體連同爐內的氣體一起被真空泵220抽走。待真空度升至0. IPa以上后，把爐溫升 到釬焊料的熔化溫度以上，保溫一段適當時間后，降溫，卸除真空。待溫度降至釬焊料軟化 溫度以下后，開爐門，把真空玻璃移出爐外。需要強調的是，上面給出的具體實施例僅為方便闡述本發(fā)明之工作原理。實施者 可以應用本發(fā)明之工作原理對上述具體實施例進行多種多樣的修改和細節(jié)完善。但所有如 此產(chǎn)生的實施例變種都屬于本發(fā)明的具體體現(xiàn)，因此亦被包含在本發(fā)明之權利要求書中所 要求的權利范圍內。
權利要求
1.一種真空玻璃，由一塊微凸點玻璃原片110與一塊平板玻璃原片120合片后沿其四 周邊緣釬焊密封后構成，其間形成的真空層140由所述微凸點玻璃原片110內側表面上的 微凸點支撐物點陣111支撐，真空層內安裝有吸氣劑150。
2.一種根據(jù)權力要求1所述的真空玻璃，其特征是所述微凸點玻璃原片110是采用壓 延法生產(chǎn)的平板印花玻璃，所用玻璃壓延機上的一根壓延輥的表面上刻有形狀和尺寸均一 且按所述微凸點支撐物點陣排列的系列凹坑，作為微凸點的印花模。
3.一種根據(jù)權力要求1所述的真空玻璃，其特征是所述微凸點玻璃原片110是采用印 刷燒結法制成的，即先將低溫玻璃粉漿料按所述微凸點支撐物點陣排列圖案印刷到一平 板玻璃上，然后將該平板玻璃送入燒結爐，加熱到接近玻璃粉熔點的某一適宜溫度令玻璃 粉堆積體轉化為與平板玻璃表面熔合在一起的玻璃微凸點。
4.一種根據(jù)權力要求1所述的真空玻璃，其特征是所述微凸點玻璃原片110上的微凸 點支撐物點陣按等邊三角形排列。
5.一種根據(jù)權力要求1所述的真空玻璃，其特征是所述微凸點玻璃原片110和平板玻 璃原片120是鋼化玻璃，采用低溫金屬釬焊技術在250°C以下對其進行封邊密封。
6.一種根據(jù)權力要求5所述的低溫金屬釬焊技術，包括如下步驟a.首先在微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120的內側表面四周邊緣處燒結一層寬 度適當、連續(xù)不間斷、與玻璃基體形成冶金結合、可以被某種低溫金屬釬焊材料充分濕潤的 金屬膜。b.完成上述準備步驟后，把微凸點玻璃原片110和平板玻璃原片120合片，并在其金屬 膜之間布放一適當寬度和厚度的金屬釬焊箔帶，將其加熱到該金屬釬焊材料的熔點溫度以 上(但低于250°C)，完成該兩玻璃原片之間的釬焊。
7.一種根據(jù)權力要求6所述的低溫金屬釬焊技術，其特征是所述步驟a是玻璃表面裝 飾業(yè)中常用的玻璃描金工藝并可以與玻璃鋼化工藝合并實施。
8.一種根據(jù)權力要求6所述的低溫金屬釬焊技術，其特征是所述金屬釬焊材料是焊錫。
9.一種真空玻璃制造工藝，其特征是被置于一抽氣封邊真空爐內的兩塊玻璃原片被加 熱到并保溫在一略低于封邊釬焊料軟化點的溫度，在此過程中，其間的空間隨真空爐一起 被抽取到小于0. IPa的氣壓；待玻璃原片表面所吸附的氣體被充分釋放后，玻璃原片被進 一步加熱到封邊釬焊料熔化溫度以上，其邊緣被釬焊料密封，其間的空間形成真空層。
10.一種根據(jù)權力要求9所述的真空玻璃制造工藝，其特征是在低溫抽氣和封邊過程 中(低于250°C)利用紫外線照射促使吸附在玻璃原片表面上的大分子氣體分解以加速真 空抽氣的速度。
11.一種根據(jù)權力要求1所述的真空玻璃，利用權力要求9所述的真空玻璃制造工藝制 造，其特征是其沒有抽氣口。
全文摘要
本發(fā)明提供一種真空玻璃及其制造方法，其特征是使用與玻璃原片融為一體的微凸點支撐物取代現(xiàn)有的不銹鋼支撐物布放工藝，使用不會造成鋼化玻璃原片退火的低溫金屬釬焊技術進行封邊，及把傳統(tǒng)的真空層抽氣工序和封邊工序簡約集成為抽氣封邊一體化工序。與現(xiàn)有真空玻璃及其制造工藝相比，本發(fā)明所提供的真空玻璃及其制造方法具有工藝簡單、成品率高、設備投資和生產(chǎn)成本低、更好的隔熱和隔音性能、更佳的外觀和透光性、安全性達到高層建筑使用標準等優(yōu)點。
文檔編號C03C27/08GK102050585SQ20091018834
公開日2011年5月11日 申請日期2009年11月2日 優(yōu)先權日2009年11月2日
發(fā)明者劉偉杰 申請人:劉偉杰