ПАНЕЛЬ ОСТЕКЛЕНИЯ Российский патент 2010 года по МПК E06B3/663 

Изобретение относится к панелям остекления, более конкретно к панелям остекления с вакуумной изоляцией, и к способу производства таких панелей остекления.

Панели остекления с вакуумной изоляцией обычно содержат два разнесенных листа стекла, имеющих "вакуум", то есть пространство с низким давлением при давлении ниже атмосферного, расположенное между ними. Эти листы соединены между собой периферическим швом и множеством поддерживающих опор, также называемых распорками.

Существует несколько трудностей, относящихся к конструкции и производству вакуумированных окон с низким давлением: например, чтобы достичь низкого уровня вакуума и поддерживать его более длительный период времени, необходимо сделать уплотнение (герметизацию) по периметру окна, используя материалы, которые имеют чрезвычайно низкую проницаемость для газов и незначительную протечку газов в течение длительного периода времени. Кроме того, между листами стекла обычно должно быть обеспечено множество опор, чтобы гарантировать достаточную механическую прочность для выдерживания атмосферного давления и поддержания листов стекла, разнесенных друг от друга. Эти опоры или распорки могут приводить к локализованным концентрациям механического напряжения в стекле и в самих опорах, которые могут увеличивать опасность повреждения. Кроме того, механические опоры могут действовать как точки теплопроводности через окно.

Покрытие с низкой эмиссионной способностью (низкой Е) может быть обеспечено на одном или обоих листах стекла, например на внутренней поверхности (то есть, на поверхности, обращенной к пространству или зазору с низким давлением между листами стекла) одного или обоих листов стекла. Эмиссионная способность такого покрытия обычно составляет не выше 0,2. Это может приводить к дальнейшим трудностям при конструировании и производстве панелей остекления с вакуумной изоляцией, поскольку материалы, формирующие периферическое уплотнение, и/или распорки, должны быть совместимы со слоем с низкой Е, то есть этот слой не должен быть поврежден или не должны снижаться его характеристики при контакте с материалами, формирующими периферическое уплотнение, и/или распорками, или просто парами, которые могут выходить из этих материалов.

В соответствии с одним из объектов, настоящее изобретение обеспечивает панель, как определено в пункте 1 формулы изобретения. Другие пункты формулы изобретения образуют предпочтительные и/или альтернативные объекты этого изобретения.

Обеспечение определенной комбинации герметичного уплотнения и распорок в панели остекления с вакуумной изоляцией может обеспечивать выгодное сочетание свойств. Настоящее изобретение может обеспечивать следующие выгодные сочетания.

- Герметичное уплотнение: органический материал, формирующий герметичное уплотнение, может обеспечить низкую проницаемость для газов и незначительную протечку газов за длительные периоды времени.

- Структурная жесткость: органический материал и/или любая неорганическая загрузка, содержащиеся в распорках и герметичном уплотнении, могут помогать обеспечивать необходимое пространство между стеклянными листами и могут помогать избежать локализованной концентрации механического напряжения в стекле и в самих опорах. Это может снижать опасность разрушения.

- Теплоизоляция: панель остекления с вакуумной изоляцией по изобретению может показывать характеристики теплоизоляции, по меньшей мере, эквивалентные панелям с двойным остеклением, включающим два листа стекла, отделенные промежутком, заполненным газом, в то время как она является более легкой и более тонкой структурой, чем такое двойное остекление. Наличие покрытия с низкой Е может далее улучшать эти характеристики теплоизоляции. Тот факт, что распорки содержат органический материал, может снижать или устранять прохождение тепла через распорки, по сравнению с известными распорками из, например, металлов.

- Совместимость со слоем покрытия с низкой Е: органический материал может устранять или снижать любую опасность повреждения слоя с низкой Е.

- Эстетический вид: органические материалы могут обеспечивать эстетические преимущества, например быть менее заметными или более неброскими, чем другие известные материалы для распорок.

Панели остекления по изобретению, предпочтительно, предоставляют расстояние между двумя листами стекла в интервале от 0,1 до 0,6 мм, предпочтительно, по существу, по всей поверхности панели остекления. Это расстояние может поддерживаться с помощью распорок и/или посредством герметичного периферического уплотнения. Распорки, предпочтительно, содержат органический материал или, альтернативно, состоят по существу из органического материала, или состоят полностью из органического материала. Природа распорок и пространства между ними является такой, что они могут предотвращать перемещение двух листов стекла ближе друг к другу под действием атмосферного давления. Примеры удобных органических материалов для распорок представляют собой эпоксидные материалы (например, DELO-KATIOBOND VE 13900, BISON), акрилатные материалы (например, DELO-PHOTOBOND 4468, CONLOC), бутиловые материалы, полиуретановые материалы, полисульфидные материалы, акриловые материалы и смеси из одного или нескольких из них (например, смеси из уретана и акрилата, например DELO-PHOTOBOND GB350, DELO-PHOTOBOND GB368, или смеси из уретана и метакрилата, например LOCTITE 350, LOCTITE 366, LOCTITE 661).

Предпочтительно, по меньшей мере, некоторые из распорок, более предпочтительно, все распорки, твердо прикрепляются к, по меньшей мере, одному из листов стекла. Это может быть предпочтительно тем, что распорки будут оставаться на месте, если панель остекления с вакуумной изоляцией стареет, теряет свои вакуумные качества, или если листы стекла разносят друг от друга.

Предпочтительно, распорки имеют диаметр менее 3 мм, менее 2 мм или менее 1,5 мм. Эти величины могут предоставлять хорошее механическое сопротивление и/или приемлемую теплопроводность, и в то же время такие распорки являются эстетически незаметными.

Стеклянные листы могут быть уплотнены вместе по их краям с помощью герметичного уплотнения, содержащего органический материал или, альтернативно, состоящего, по существу, из органического материала, или состоящего полностью из органического материала. Подходящие органические материалы для уплотнения могут быть такими, как описано выше для распорок. Предпочтительно, органический материал, используемый при уплотнении листов стекла, представляет собой такой же, как материал, используемый для распорок. Это может облегчать производство, поскольку один материал может быть использован на производственной линии. В некоторых вариантах выполнения изобретения, герметичное уплотнение может быть изготовлено из двух или нескольких отдельных уплотнений герметиков, из которых, по меньшей мере, один содержит органический материал. Например, герметичное уплотнение может быть изготовлено из внутреннего уплотнения, содержащего бутиловый материал, и внешнего уплотнения, содержащего эпоксидный материал; оно может также включать срединное уплотнение, между внутренним и внешним уплотнениями, содержащее сушащий материал. Внутреннее уплотнение из бутила материала может предпочтительно быть совместимым со слоем с низкой Е, а внешнее уплотнение из эпоксида может предоставлять хорошую устойчивость к старению.

Предпочтительно, расстояние между двумя листами стекла находится в интервале от 0,1 до 0,6 мм, более предпочтительно, в интервале от 0,1 до 0,4 мм, еще более предпочтительно, в интервале от 0,1 до 0,3 мм или от 0,15 до 0,25 мм. Эти величины могут предоставлять хорошие свойства теплоизоляции для панели остекления с вакуумной изоляцией.

По меньшей мере, некоторые из распорок могут содержать загрузку, например минеральную загрузку, приспособленную, чтобы поддерживать или помогать поддержанию промежутка между листами стекла. Герметичное периферическое уплотнение может также содержать такую загрузку. Эта загрузка может содержать, например, оксид алюминия, например корунд, и/или цирконий. Органический материал может иметь механическую устойчивость, приспособленную и достаточную для поддержания листов стекла отделенными без загрузки так, что заданное количество органического материала обеспечивает поддержание желательного расстояния между двумя листами стекла.

Распорки могут быть расположены линейно или в чередующихся рядах. Альтернативно, они могут быть расположены произвольно или быть более многочисленными в одной части панели остекления и менее в другой, например, они могут быть менее многочисленными в центральной обзорной части панели остекления. Расстояние между распорками, предпочтительно, равно или более 1, 2, 3 или 4 см и равно или менее 10, 8 или 6 см, более предпочтительно между 1 и 10 см, еще более предпочтительно, между 4 и 6 см. Такие интервалы расстояний между распорками могут обеспечивать панели остекления с поддерживаемым расстоянием между двумя листами стекла. Под "расстоянием между распорками" здесь понимают расстояние между, по меньшей мере, 50% распорок, или, предпочтительно, между, по меньшей мере, 75% распорок, или еще более предпочтительно, расстояние между всеми распорками. Это означает, что, например, по меньшей мере, 50% распорок не имеют другой соседней распорки внутри круга, в котором они представляют собой центральную точку и который имеет радиус, равный расстоянию между распорками.

В предпочтительном варианте выполнения изобретения, толщина каждого из двух листов стекла лежит в интервале от 2 до 6 мм, предпочтительно, от 3 до 5 мм, более предпочтительно, составляет порядка 4 мм. Два листа стекла могут иметь одинаковую толщину или иметь различные толщины.

Поверхность каждого из двух листов стекла может быть покрыта слоем с низкой эмиссионной способностью, в особенности поверхности, обращенные к пространству между ними. Один из листов стекла может, например, быть покрыт слоем с низкой Е на его поверхности, обращенной к пространству с низким давлением. Слой с низкой эмиссионной способностью может быть нанесен известными способами, включая вакуумное осаждение или химическое паровое осаждение. Примеры подходящих покрытий с низкой Е представляют собой наборы напыленных покрытий, такие как диэлектрик/серебро/диэлектрик, слои окиси олова, допированные фтором. Поверхность стекла, снабженная слоем покрытия с низкой эмиссионной способностью, может иметь эмиссионную способность менее 0,3, менее 0,2 или, предпочтительно, менее 0,1.

Стеклопакеты с вакуумной изоляцией по изобретению могут быть включены в множественные стеклянные панели, например в панель двойного остекления, где он объединен с другим листом стекла так, что стеклопакет с вакуумной изоляцией и другой лист стекла разнесены друг от друга и герметизированы вместе по их краям и где пространство между ними заполнено газом.

Панели остекления с вакуумной изоляцией по изобретению, предпочтительно, показывают коэффициент теплопередачи, то есть величину U, максимум, 2,6 Вт/(м²×К), предпочтительно, не выше 2,2, не выше 1,9, не выше 1,5 или не выше 1,1 Вт/(м²×К).

Предпочтительно панели остекления с вакуумной изоляцией по изобретению удовлетворяют стандартизированным испытаниям затуманивания и CEN. Испытание затуманивания описано в Annex С of European Standard EN 1279-6:2002. Его цель состоит в проверке, что недопустимая конденсация не появляется внутри панели остекления вследствие испускания летучих веществ. Испытание CEN описано в European Standard EN 1279-6:2002. Оно моделирует старение изолированного стеклянного узла и проверяет коэффициент влажности внутри стеклянной панели. Коэффициент влажности измеряют, например, по параметру "температура точки росы" (см. Annex A of EN 1279-2:2002). Предпочтительно, панели остекления с вакуумной изоляцией по изобретению не показывают видимую постоянную конденсацию после испытания тумана и/или показывают температуру точки росы менее -30°С после испытания CEN.

В соответствии с другим объектом, настоящее изобретение обеспечивает способ производства панели остекления с вакуумной изоляцией, как определено по пункту 18 формулы изобретения.

В предпочтительном варианте выполнения, лист стекла профилируют (например, шлифовкой) на, по меньшей мере, одном участке, по меньшей мере, одной из его кромок, например, с образованием скошенной кромки. Альтернативно, одна полная кромка или вся периферия стеклянного листа могут быть профилированы. В поверхности этого листа стекла может быть обеспечена канавка, продолжающаяся от участка профилированной кромки, например, перпендикулярно к этой кромке листа стекла. Эта канавка может иметь, например, длину в интервале от 1 до 5 см и ширину в интервале от 0,1 до 2 мм. Канавка может быть приспособлена, чтобы принимать капиллярную трубку, предпочтительно, изготовленную из стекла. Длина канавки может быть такой, чтобы она была наименее заметной, но в то же время позволяла расположение в ней капиллярной трубки. Ширина канавки может быть выбрана в соответствии с диаметром капиллярной трубки и желательным расстоянием между двумя листами стекла в панелях остекления с вакуумной изоляцией. Капиллярная трубка расположена так, что она продолжается наружу от поверхности листа стекла. Предпочтительно, конец капиллярной трубки, который продолжается наружу от поверхности листа стекла, имеет форму трубы, которая может быть приспособлена для откачивающего устройства. Капиллярная трубка может поддерживаться в канавке присутствием органического материала такого типа, который описан для распорок по этому изобретению, или любым адгезивным материалом. Распорки и герметичное уплотнение могут быть нанесены на ту же поверхность того же листа стекла или на поверхности другого листа стекла. Может быть предпочтительно, чтобы все эти операции проводили на том же самом листе стекла для упрощения на поточной линии. Также быть может предпочтительно, по той же причине, использовать один и тот же органический материал для распорок, герметичного уплотнения и для поддержания капиллярной трубки в канавке.

После всех этих стадий, второй лист стекла может быть помещен напротив и отдельно относительно первого листа стекла с промежутком, распорками, герметичным уплотнением и капиллярной трубкой между ними. Первый и второй листы стекла могут иметь различный размер. Второй лист стекла также может быть профилирован на, по меньшей мере, одном участке, по меньшей мере, одной из его кромок, либо на всей кромке, либо на всей его периферии. Предпочтительно, профилированный участок второго листа стекла размещен перед профилированным участком первого листа стекла. Эти листы стекла затем могут быть спрессованы вместе и обработаны при конкретных температурах или под действием УФ-лучей, например, так, чтобы органический материал, если необходимо, мог полимеризоваться.

На следующей стадии, вакуум, то есть среду с давлением ниже атмосферного, создают между листами стекла, путем выкачивания газа через капиллярную трубку. Предпочтительно, уровень вакуума между листами стекла составляет менее 10^-1 бар, предпочтительно, менее 10^-2 бар, более предпочтительно, в интервале от 10^-3 до 10^-6 бар, еще более предпочтительно, в интервале от 10^-4 до 10^-5 бар. Предпочтительно, фазу откачивания проводят при температуре окружающей среды между 40 и 160°С, предпочтительно, между 50 и 80°С. Это может облегчать десорбцию панели остекления. Капиллярная трубка затем может быть запаяна и отломана так, чтобы она больше не продолжалась за пределы поверхностей листов стекла, например, путем нагревания и изгибания ее, в особенности, когда она изготовлена из стекла. Зона, где открыт разрушенный конец капиллярной трубки, может быть далее снабжена органическим материалом, например, такого типа, который используют для распорок.

Этот способ может позволить избежать присутствия отверстия в одном из листов стекла, которое была ранее необходимо для процесса откачивания. Также может быть предпочтительно, чтобы система являлась очень незаметной и могла быть скрыта рамой законченного окна, панель остекления с вакуумной изоляцией включают в такое окно.

Варианты выполнения изобретения теперь будут описаны посредством только примера со ссылкой на чертежи с 1 по 5 и на пример 1. Фиг.1 показывает панель остекления по настоящему изобретению. Фиг.2 показывает поперечный разрез через панель остекления по Фиг.1 вдоль А-А'. Фиг.3 показывает участок панели остекления по настоящему изобретению, снабженный капиллярной трубкой для процесса откачивания. Фиг.4 и 5 показывают поперечные разрезы панели остекления по Фиг.3 вдоль В-В' в различных стадиях производства остекления. Чертежи не масштабированы.

На Фиг.1 и 2 показана панель остекления 1, содержащая два листа стекла 2 и 2', расположенных в противоположном и разнесенном отношении друг от друга с промежутком 3, образованным между ними, причем промежуток является пространством с низким давлением, имеющим давление ниже атмосферного. Это пространство с низким давлением уплотнено герметичным уплотнением 4, установленным на периферии остекления или по направлению к ней остекления и продолжающимся вокруг нее. Панель остекления снабжена множеством распорок 5 между двумя листами стекла 2 и 2'. На этих чертежах распорки расположены линейно и формируют ряд распорок с одинаковым интервалом между ними.

На Фиг.3, 4 и 5 показан процесс производства панели остекления с вакуумной изоляцией по изобретению. В этом конкретном примере, оба листа стекла имеют скошенные кромки 6 и 6'. Канавка 7 присутствует в поверхности одного из листов стекла, и капиллярная трубка 8 установлена в канавку, где она поддерживается органическим материалом, представленным в фигурах штриховкой. Фиг.3 и 4 показывают систему, когда газы откачивают из нее через капиллярную трубку, а Фиг.5 показывает готовую панель остекления.

Пример 1

Лист стекла толщиной 4 мм, размером 1×1 м снабжен слоем покрытия с низкой эмиссионной способностью. Этот слой состоит из следующего набора покрытий: TiO_x/ZnO_x/Ag/TiO_x/ZnO_x/SnO_x. Кромки листа стекла скошены таким образом, что покрытая поверхность стеклянного листа меньше, чем другая поверхность. На одной кромке листа стекла сделана канавка в покрытой поверхности листа стекла. Эта канавка выполнена перпендикулярно кромке листа стекла длиной 2 см, шириной 1 мм и глубиной около 2 мм. Капиллярная трубка, изготовленная из стекла, помещена в канавку так, как представлено в Фиг.3 и 4. Капиллярную трубку поддерживают в канавке путем размещения органического материала вокруг нее. Этот материал представляет собой модифицированный уретанакрилат, доступный от компании DELO под названием DELO-PHOTOBOND GB350. Нужно обратить внимание на тот факт, что капиллярная трубка не должна быть закрыта органическим материалом. Распорки из DELO-PHOTOBOND GB350, содержащие корундовое ядро, расположены на покрытой стороне листа стекла линейно в ряд, с одинаковым интервалом между местами расположения 5 см, а уплотнения из DELO-PHOTOBOND GB350 расположены по периферии листа стекла.

Второй лист стекла толщиной 4 мм с размером 1×1 м и со скошенными кромками помещают над первым стеклянным листом таким образом, как представлено в фигуре 4. Листы стекла прессуют вместе и помещают под ультрафиолетовое облучение для отверждения DELO-PHOTOBOND GB350.

После отверждения откачивающее устройство соединяют с капиллярной трубкой, и газ, присутствующий между двумя листами стекла, откачивают, чтобы создать вакуум около 10^-4 бар. Эту операцию проводят при температуре окружающей среды, приблизительно, 70°С. Капиллярную трубку затем нагревают, изгибают, запаивают и отламывают в пространстве, созданном скошенными кромками листов стекла, как показано на Фиг.5, и это пространство заполняют DELO-PHOTOBOND GB350. Панель остекления затем помещают снова под ультрафиолетовое излучение для отверждения DELO-PHOTOBOND GB350.

Эта панель остекления с вакуумной изоляцией может быть затем включена в двойное остекление, где его соединяют с листом стекла толщиной 4 мм и с промежутком, заполненным газом, между ними. Структура этого двойного остекления такая:

стекло (4 мм)/газ/стекло (4 мм)/вакуум/слой с низкой Е/стекло (4 мм).

Эта панель двойного остекления может быть включена в оконную раму и помещена, предпочтительно, с панелью остекления с вакуумной изоляцией на внутренней стороне (в помещении).

Изобретение относится к области строительства, а именно к панелям вакуумного остекления. Изобретение позволит обеспечить герметичность панели и устранить повреждение ее при эксплуатации. Панель остекления содержит два листа стекла, размещенные относительно друг друга с промежутком, образующим пространство, в котором давление ниже атмосферного давления. Панель включает герметичное уплотнение для изоляции указанного пространства с низким давлением, органический материал, множество распорок, расположенных между указанными двумя листами стекла для разнесения этих листов стекла друг от друга с расстоянием между этими двумя листами стекла в интервале от 0,1 до 0,6 мм. 3 н. и 21 з.п. ф-лы, 5 ил.

1. Панель вакуумного остекления, содержащая
два листа стекла, расположенных в противоположном и разнесенном отношении друг с другом с промежутком, образованным между ними, причем этот промежуток представляет собой пространство с низким давлением, имеющее давление меньше атмосферного давления,
герметичное уплотнение для уплотнения указанного пространства с низким давлением, содержащее органический материал,
множество распорок, расположенных между указанными двумя листами стекла для разнесения этих листов стекла друг от друга, содержащих органический материал, при этом расстояние между двумя листами стекла находится в интервале от 0,1 до 0,6 мм и, по меньшей мере, некоторые из распорок адгезивно прикреплены к, по меньшей мере, одному из листов стекла.

2. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой, по меньшей мере, один из листов стекла покрыт на, по меньшей мере, одной из его поверхностей покрывающим слоем с низкой эмиссионной способностью.

3. Панель вакуумного остекления по п.1 или 2, в которой уровень вакуума между этими листами стекла находится в интервале от 10^-3 до 10^-6 бара.

4. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой органический материал герметичного уплотнения и распорок является одинаковым.

5. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой органический материал выбран из группы, состоящей из эпоксидных материалов, акрилатных материалов, бутиловых материалов, полиуретановых материалов, полисульфидных материалов, акриловых материалов и смеси из одного или нескольких из них.

6. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой, по меньшей мере, некоторые из распорок, или герметичные уплотнения, или оба содержат загрузку, приспособленную для поддержания расстояния между листами стекла.

7. Панель вакуумного остекления по п.6, в которой загрузка представляет собой минеральную загрузку.

8. Панель вакуумного остекления по п.7, в которой загрузка выбрана из группы, состоящей из окиси алюминия и циркония.

9. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой расстояние между двумя листами стекла находится в интервале от 0,15 до 0,25 мм.

10. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой герметичное уплотнение содержит два или несколько отдельных уплотнений.

11. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой распорки установлены с расстоянием между ними между 1 и 10 см.

12. Панель вакуумного остекления по п.11, в которой расстояние между распорками составляет между 4 и 6 см.

13. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой толщина каждого из двух листов стекла находится в интервале от 2 до 6 мм.

14. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой панель остекления не демонстрирует видимой постоянной конденсации после испытания затуманивания по Европейскому стандарту EN 1279-6:2002.

15. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой панель остекления имеет температуру точки росы менее -30°С после испытания CEN по Европейскому стандарту EN 1279-6:2002.

16. Панель вакуумного остекления по п.1, в которой панель остекления имеет величину U, не выше 1,9 Вт/м²×К.

17. Панель двойного остекления, включающая панель вакуумного остекления по любому из предшествующих пунктов и, кроме того, разнесенный лист стекла, при этом герметизированное пространство между ними заполнено газом.

18. Способ производства панели вакуумного остекления по любому из пп.1-16, предусматривающий стадии
обеспечения первого листа стекла,
обеспечения канавки в поверхности указанного листа стекла, продолжающейся от кромки листа стекла,
расположения распорок, содержащих органический материал, на указанной поверхности листа стекла,
расположения герметичного уплотнения, содержащего органический материал, на указанной поверхности листа стекла,
расположения капиллярной трубки в канавке так, что она продолжается наружу за поверхность листа стекла, и обеспечения поддержания ее в канавке,
размещения второго листа стекла в противоположном и разнесенном отношении с первым листом стекла с промежутком, распорками, герметичным уплотнением и капиллярной трубкой между ними,
создания вакуума между обоими листами стекла путем откачивания газов через капиллярную трубку,
разрушения части капиллярной трубки, которая продолжается наружу от поверхностей листов стекла,
закрытия капиллярной трубки на ее разрушенном конце.

19. Способ по п.18, в котором первый лист стекла имеет, по меньшей мере, один профилированный участок одной кромки, и канавка продолжается от этого профилированного участка кромки.

20. Способ по любому из п.18 или 19, в котором капиллярную трубку поддерживают в канавке с помощью органического материала.

21. Способ по п.18, в котором капиллярная трубка сделана из стекла.

22. Способ по п.18, в котором разрушенный конец капиллярной трубки окружают органическим материалом.

23. Способ по п.18, в котором органический материал, используемый в распорках, герметичном уплотнении, канавке и для окружения разрушенного конца капиллярной трубки является одинаковым.

24. Способ по п.18, в котором после размещения второго листа стекла над первым стеклянные листы прессуют вместе, и органическому материалу позволяют полимеризоваться.