CN101337774B - 节能板材及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种节能板材及其制造方法。该节能板材包括基板，各基板之间设置有封固物，封固物包括封固层和加热层；加热层中设置有具有导电性能的导磁性材料，用于在交变磁场的作用下产生电流发热以加热熔化封固层。该方法可制造上述节能板材，包括：将封固物设置在两基板之间的边缘处和在基板上分散布设；在加热层上施加交变磁场，加热层在交变磁场的作用下产生电流发热，对封固层进行加热；当封固层被加热熔化后，减弱或停止施加交变磁场，熔化后的封固层冷却凝结，与基板的壁面固连封接。本发明交变磁场在加热层中感应电流，从而加热封固层熔化密封的技术，实现了对封固层的独立加热，解决了对整个节能板材进行加热而降低基板性能的技术问题。

Description

节能板材及其制造方法

技术领域

本发明涉及节能板材的技术领域，尤其涉及一种带真空层的节能板材和该节能板材的制造方法。

背景技术

为提高板材的强度、厚度或改善隔音、隔热等性能，现有技术中已提出了一种在板材基板之间设置真空层的方法，且该方法已经广泛应用于各种板材的结构设计中。所谓真空层板材，又称节能板材，概括而言就是将两块基板扣合，在缝隙的周边进行密封，而后将密封层内部抽为真空而制成的。节能板材技术特别在玻璃面板制造领域尤为多见，例如现在所普遍使用的双层玻璃面板就是在两层玻璃基板之间设置真空层来形成的真空玻璃面板。

显然，在节能板材的制造过程中，在两基板间进行密封以及抽真空的操作是形成真空层的关键。以真空玻璃面板为例，现有技术中提出了多种制造真空玻璃面板的方案，如申请号为200380108877.2题目为《真空玻璃面板的制造方法及由该方法制造的真空玻璃面板》的中国专利申请所描述的，现有技术在加工真空玻璃面板时，是在两玻璃基板边缘处用低熔点玻璃来进行密封的。在密封时，一般以微波形成高温来加热涂覆有低熔点玻璃的玻璃面板整体，在高温下，低熔点玻璃融化即可将两玻璃基板密封。现有技术不仅在玻璃基板周边，往往还可在玻璃基板内部的多点分散布设一些支撑物，支撑物的两端同样涂覆有低熔点玻璃，其熔化后可与两侧的玻璃基板固连，从而对玻璃基板的中部形成支撑，以免变形。

但是，上述技术不可避免存在的缺陷是：微波不能加热普通低熔点玻璃。在低熔点玻璃中添加吸波材料又会影响到低熔点玻璃的封接强度、流动浸润性等性能，难以加工与使用。直接对玻璃面板整体进行高温加热时，不仅加热了低熔点玻璃，同时也加热了整个玻璃基板，这无疑对玻璃基板的性能造成了严重影响，特别是高温产生了去钢化作用，使真空玻璃面板的性能显著下降。

发明内容

本发明的目的是提供一种节能板材及其制造方法，以减小在高温封接时对节能板材中基板性能的影响，改善节能板材形成后的整体性能。

为实现上述目的，本发明提供了一种节能板材，包括至少两层基板，各所述基板之间设置有封固物，其特征在于：所述封固物包括至少一层封固层和至少一层加热层；所述封固层邻接待封固的所述基板设置，用于被加热熔化后再冷却凝结于所述基板上；所述加热层设置在所述封固层远离所述基板的一侧，且所述加热层中设置有具有导电性能的导磁性材料，用于在交变磁场的作用下产生电流发热以加热熔化所述封固层；所述封固物设置在各所述基板之间的边缘处和/或在各所述基板之间分散布设。

为实现上述目的，本发明又提供了一种节能板材的制造方法，包括：

步骤1、将封固物设置在两基板之间的边缘处和/或在所述基板上分散布设，其中，所述封固物包括至少一层封固层和至少一层加热层，所述封固层邻接待封固的所述基板设置，所述加热层设置在所述封固层远离所述基板的一侧，且所述加热层中设置有具有导电性能的导磁性材料；

步骤2、在所述加热层上施加交变磁场，所述具有导电性能的导磁性材料在交变磁场的作用下产生电流发热，对所述封固层进行加热；

步骤3、当所述封固层被加热熔化后，减弱或停止施加所述交变磁场，熔化后的封固层冷却凝结，与所述基板的壁面固连封接。

由以上技术方案可知，本发明采用以交变磁场在封固物的加热层中感应形成电流，从而加热熔化封固层的技术手段，克服了现有技术加热时对整个节能板材进行加热而降低基板性能的技术问题。因此，本发明可以对封固层进行独立加热，避免了对整个节能板材进行加热而产生的问题，有效保证了节能板材中基板的性能，且实现方法简便、易于控制。

下面通过具体实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

附图说明

图1为本发明节能板材具体实施例一的结构示意图；

图2为本发明节能板材具体实施例二的结构示意图；

图3为本发明节能板材的制造方法具体实施例一的流程图；

图4为本发明节能板材的制造方法具体实施例一中封固物的布设结构示意图；

图5为本发明节能板材的制造方法具体实施例二的流程图；

图6为本发明节能板材的制造方法具体实施例三的流程图；

图7为本发明节能板材具体实施例中封固物的结构示意图。

具体实施方式

节能板材实施例一

如图1所示为本发明节能板材具体实施例一的结构示意图。该节能板材具体为玻璃基板夹设真空层而形成的真空玻璃面板，具体包括两层玻璃基板10，各玻璃基板10之间设置有封固物20，该封固物20包括两个封固层21和一个加热层22，封固层21与玻璃基板10壁面邻接设置，加热层22设置在封固层21远离玻璃基板10的一侧，即夹设在两封固层21之间，且该加热层22中设置有导电性能良好的导磁性材料，用于在交变磁场的作用下产生电流发热以加热封固层21熔化。

本实施例的节能板材可对加热层施加交变磁场，使加热层中的导磁性材料在磁场感应下产生电流来发热，从而加热封固层熔化，当停止施加交变磁场时，熔化的封固层即可冷却凝结与玻璃基板固连。其具体应用形式多样，对于需要在两基板之间形成密封层的板材，封固物可以包括两层封固层和一层加热层，且设置在基板之间的边缘处作为封接框；对于需要多层基板封接的板材，可在两两基板之间设置封固物；对于需要在基板之内设置支撑的板材，可以将封固物设置在基板之间，且分散布设作为支撑物；或可以同时设置封接框和中部的支撑物；另外，如果仅仅需要将封固物固接在基板上，则可以设置封固物包括一层封固层和一层加热层。根据具体情况的需要，还可以设置多层间隔设置的封固层和加热层，使两基板之间的间隔距离更大，封固层加厚时，其间的多个加热层能均匀的对其进行加热。

对于本实施例中的玻璃基板而言，具体可以为低辐射玻璃基板或防火玻璃基板或钢化玻璃基板等材料。或者，也可以采用陶瓷基板形成陶瓷的节能板材。所使用的封固层材料较佳的是采用熔化温度小于600℃的非结晶型低熔点玻璃。当基板为其他材质，封固层也可以对应选用适当的封固材料。加热层中的导电材料可以采用铁、镍、铁镍合金、426合金或可伐合金等任意金属材料，能具备良好的导电性能、导磁性能和电热转换能力即可。

在本实施例的技术方案中，为了保证节能板材在制造和使用过程中维持高真空密封，需要铁镍合金等加热层的热膨胀系数与上下基板、低熔点玻璃封固层的膨胀系数相匹配。在同一个节能板材上，一般基板、加热层和封固层材料间的膨胀系数差值不大于20％，较佳的是不大于10％，从而保证低熔点玻璃材质的良好粘接性能。

节能板材实施例二

如图2所示为本发明节能板材具体实施例二的结构示意图。本实施例可以上述实施例一为基础，当封固物20将两玻璃基板10封接之后，还要进一步抽空气形成真空层，具体的，在玻璃基板10上一般还设置有用于抽取空气的直的通孔30，在该通孔30处设置附加封固层31，该附加封固层31远离通孔30的一侧还设有附加加热层32。

当抽真空结束或达到抽真空要求时，在交变磁场的作用下可以使附加加热层32加热熔化附加封固层31，附加封固层31将通孔30密封的同时，将附加加热层32按压在附加封固层31的熔化物上，使通孔30口处最终形成一平面。该通孔30不仅可以为贯穿孔的形式，还可以设置通孔为台阶孔，台阶朝向外侧，附加封固层31和附加加热层32设置在台阶孔的台阶内，则在密封通孔之后，附加封固层31和附加加热层32也容置在台阶之中，使玻璃面板10的外表更加平坦光滑。

上述技术方案中所形成的节能板材，实际上包括七层结构，如图2所示，从下至上依次为玻璃基板10、封固层21、加热层22、封固层21、玻璃基板10、在通孔30外侧的附加封固层31和附加加热层32。

该七层结构的节能板材，能够在交变磁场的作用下使封固层熔化，再冷却凝结，完成与玻璃基板的固接。其加热的实现可以通过对交变磁场的控制来实现，并且能够独立对加热层进行加热，而避免对整个玻璃面板的加热，从而能够避免对玻璃基板的去钢化作用，保证玻璃基板的性能。

本发明基于交变磁场来作用于加热层，单独对封固层进行加热的技术方案，可以避免玻璃基板本身被高温加热，保证玻璃基板的性能不受高温的影响。另外，本发明技术方案简单，加热控制灵活，能够很好的满足现有技术对玻璃面板加工的需求。同时，本发明的技术方案并不限于真空玻璃面板，还可以扩展至多种节能板材的封接，例如陶瓷基板等。为了提高真空度，还可以进一步在封接的各基板之间设置吸气剂。

节能板材的制造方法实施例一

如图3所示为本发明节能板材的制造方法具体实施例一的流程图，该方法适用于在真空室内对两层玻璃基板进行密封以形成真空玻璃面板。该方法具体可以制造本发明节能板材实施例一中的真空玻璃面板，其包括如下步骤：

步骤10、将封固物20设置在玻璃基板10的边缘处，并在两层玻璃基板10之间的中部分散布设，如图4所示，该封固物至少包括封固层和加热层，其中封固层为两层，每层封固层与一块玻璃基板的壁面邻接设置，封固层较佳的是采用熔化温度低于600℃的非结晶型低熔点玻璃制成，该加热层设置在封固层远离玻璃基板的一侧，即一层加热层设置在两封固层之间，加热层中设置有导电性能相对较好的导磁性材料，较佳的是采用铁、镍、铁镍合金、426合金或可伐合金等金属材料制成加热层或设置在其它材料中形成加热层；

步骤20、在加热层上施加交变磁场，则加热层中具有导电性能的导磁性材料在交变磁场的作用下产生电流发热，对封固层进行加热，较佳的是控制交变磁场，使加热层将封固层加热到不高于600℃熔化；

在步骤20中，利用了磁场感应电流，又称涡流的加热原理。可以在真空玻璃面板下放置加热设备，加热设备内装设有电子线路板线圈，产生交变磁场，当含有铁、镍合金等导电性能相对较好的导磁性材料的加热层处于交变磁场中时，磁力线作用于加热层，加热层即开始切割交变磁力线而产生交变的电流，电流克服内阻流动时完成了电能向热能的转换，使得加热层发出热量对封固层进行加热。

步骤30、当封固层被加热熔化后，即减弱或停止施加交变磁场，熔化后的封固层冷却凝结，与玻璃基板的壁面固连，加热层两侧的封固层分别将两侧的玻璃基板封接，同时也与加热层固连，因此，两块玻璃基板最终被封接在一起，且由于边缘处的封接使得两玻璃基板之间形成密封腔。

上述步骤10～30较佳的是将节能板材置于真空室中完成，且在步骤30之后，当节能板材的温度低于100℃后，即将节能板材从真空室内取出。

在执行完成上述步骤10之后，也可以首先将基板及其上设置的封固物，整体加热到不高于400℃，而后再利用加热层对封固层进行独立的加热。

在本实施例中，采用磁场感应电流的加热原理对封固层进行了局部加热，避免了对整个真空玻璃面板进行的加热，玻璃基板在整个过程中只经历了一次局部瞬间不高于600℃的高温过程，因此能最大限度地减小加热封接过程对玻璃基板性能的影响，避免了玻璃基板被去钢化而性能下降。并且，本实施例技术方案通过施加交变磁场即可完成加热，其工作过程节能、安全、可靠且环保，对温度的控制可以通过控制交变磁场来准确实现。

在本实施例中具体是对两块玻璃基板进行封接，在具体应用中，该封固物可以布设在玻璃基板的边缘用于形成密封腔，也可以独立呈点状分散布设在玻璃基板中部作为支撑物，交变磁场的施加位置和范围容易控制，能够方便地实现对各个位置的封固物独立进行加热。

节能板材的制造方法实施例二

如图5所示为本发明节能板材的制造方法具体实施例二的流程图，本实施例与上述实施例一的区别在于，在步骤10之前，还包括制备封固物的步骤，封固物的形成方式较多，较佳的一种方式具体是采用下述步骤来形成封固物：

步骤11、以铁或镍或铁镍合金或426合金或可伐合金采用成型工艺制成适合于作为边缘封接框和支撑物的形状，清洗、烧氢、氧化后形成加热层。以铁镍合金的加热层为例，在湿气中进行热处理，可以在合金表面获得牢固致密的氧化铬(Cr₂O₃)层。在后续使用封固层进行封接粘合时，部分金属氧化物，例如氧化铁和氧化铬(Fe₃O₄+Cr₂O₃)可以熔入封接界面的封固层中，形成封接过渡层。具有封接过渡层可以获得更高强度和气密性的封接；

步骤12、在加热层的外侧表面，涂布、喷涂或黏附低熔点玻璃浆料；

步骤13、将低熔点玻璃浆料进行预加热形成封固层，较佳的是经过不高于700℃预烧形成致密的低熔点玻璃层。

节能板材的制造方法实施例三

如图6所示为本发明节能板材的制造方法具体实施例三的流程图，本实施例可以上述实施例一为基础，区别在于在非真空室内实施，则在玻璃基板上设置有通孔，于玻璃基板通孔的外侧设置封固物，包括封固层和加热层，且封固层邻接通孔设置，具体可以环绕布设在通孔的外表面处，加热层设置在封固层远离玻璃基板的一侧，覆盖在封固层之外；其中，通孔是用于抽取空气而在玻璃基板上设置的，一般设置在边角位置处；封固物被设置在通孔处，可以在两块玻璃基板已封接形成密封腔之后再设置通孔外的封固物，也可以与玻璃基板之间的封固物一起设置。且在上述步骤30之后执行下述步骤：

步骤31、当至少两层玻璃基板之间被密封形成密封腔后，抽真空设备利用抽气管通过该通孔抽取空气；

步骤32、当玻璃基板之间形成真空或近似真空的环境后或者可以在抽取空气的过程中，在通孔外侧设置的加热层上施加交变磁场，该通孔外侧的加热层在交变磁场的作用下产生电流发热，对通孔处设置的封固层进行加热；

步骤33、当通孔处的封固层被加热熔化且板内达到所需真空度后，减弱或停止施加交变磁场，按压通孔外侧的加热层，熔化后的封固层冷却凝结将通孔密封，且被按压的加热层在凝结的封固层外形成平面。

本实施例的技术方案有效解决了现有真空密封口处形成的尖端易损的问题。现有技术中，在封离抽取空气的抽气管的同时在抽气管一端形成了尖端，该尖端是应力集中的部位，也是易受外界碰撞而损坏的部位。现有技术因为整体加热整个玻璃基板及封固物质，所以难以可控制地在通孔处进行局部加热，以避免尖端的出现。因此，本实施例的技术方案进一步基于磁场感应电流的原理对抽气通孔处进行处理，形成平面以克服尖端易损的问题，提高产品使用寿命。作为加热源的加热层也恰好可以用于形成封口平面，对封口进行有效保护。

在本实施例中，还可以进一步在密封的玻璃基板之间设置吸气剂，以进一步提高玻璃基板内部的真空度。

本实施例的技术方案适用于封接低辐射玻璃基板、防火玻璃基板或钢化玻璃基板等板材，也可以进一步扩展至局部加热封接其他板材，例如，上述实施例一、二或三中的玻璃基板还可以为陶瓷基板等，只要采用对应的封固层材料即可。

在本发明各实施例的技术方案中，为了保证玻璃面板在制造和使用过程中维持高真空密封，需要铁镍合金等加热层的热膨胀系数与上下基板、低熔点玻璃封固层的热膨胀***相匹配，从而保证低熔点玻璃材质的良好粘接性能。在同一个节能板材上，一般基板、加热层和封固层材料间的膨胀系数差值不大于20％，较佳的是不大于10％。例如，当基板使用热膨胀系数为(85±10)×10^-7/℃的钠钙玻璃、钢化玻璃或陶瓷基板时，可采用“426”合金作为加热层，“426”合金是一种定膨胀合金，也称为封接合金，其热膨胀曲线大约在350℃左右与钠钙浮法玻璃的热膨胀曲线相交。因此，在该温度附近，使用低熔点玻璃封接粘合，在室温下无残余应力。由于节能板材特定的工艺封接温度一般低于600℃，所以要求的低熔点玻璃材料的热膨胀系数与玻璃基板的热膨胀系数相匹配。因此较佳的是选用非结晶型低熔点玻璃材料。非结晶型低熔点玻璃材料在加热熔封过程中不析晶，因此流动浸润性能好，多次加热熔化温度不变，容易形成良好的粘接和真空密封。在熔封前后本身没有明显的热膨胀系数变化，封接应力固定，而且工艺比较简单。

在制造真空玻璃面板的过程中，玻璃基板的厚度大、钢化度高时，封固物的布局位置间距可以更大，以减少使用时的传导热。

本发明节能板材及其制造方法中所使用到的封固物，如图7所示，包括至少一层封固层21和至少一层加热层22，封固层21与加热层22相互叠设。该封固物可以适用于本发明节能板材及其制造方法中。加热层材料可以为铁或镍或铁镍合金或426合金或可伐合金，封固层可以具体为熔化温度小于600℃的非结晶型低熔点玻璃。

该封固物可以独立生产制造，成为一种固体部件，在封接加工时再放置到基板待封接的位置处。比较之下，现有技术通常只能将低熔点玻璃粉调制成为浆料后作为封固物涂覆在玻璃基板上，作为封接框或支撑物，而后再扣合另一块玻璃基板，再加热封接，而不能独立地加工成固体形式的封接框或支撑物。因此，上述技术方案相比于现有技术而言工序更加简单。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (11)

1.一种节能板材，包括至少两层基板，各所述基板之间设置有封固物，其特征在于：所述封固物包括至少一层封固层和至少一层加热层；所述封固层邻接待封固的所述基板设置，用于被加热熔化后再冷却凝结于所述基板上；所述加热层设置在所述封固层远离所述基板的一侧，且所述加热层中设置有具有导电性能的导磁性材料，用于在交变磁场的作用下产生电流发热以加热熔化所述封固层；所述封固物设置在各所述基板之间的边缘处和/或在各所述基板之间分散布设。

2.根据权利要求1所述的节能板材，其特征在于：所述基板为玻璃基板或陶瓷基板；所述加热层为铁或镍或铁镍合金或426合金或可伐合金；所述封固层为熔化温度小于600℃的非结晶型低熔点玻璃；所述基板、加热层和封固层材料间的膨胀系数差值不大于20％。

3.根据权利要求1所述的节能板材，其特征在于，还包括：

在所述基板上设置有通孔，于所述基板通孔的外侧设置所述封固物，且所述封固层邻接所述通孔设置，所述加热层设置在所述封固层远离所述基板的一侧。

4.根据权利要求3所述的节能板材，其特征在于：所述通孔为台阶孔，所述封固层和所述加热层设置在所述台阶孔的台阶内。

5.根据权利要求1或4所述的节能板材，其特征在于，还包括：在封接的各基板之间设置吸气剂。

6.一种节能板材的制造方法，其特征在于，包括：

步骤1、将封固物设置在两基板之间的边缘处和/或在所述基板上分散布设，其中，所述封固物包括至少一层封固层和至少一层加热层，所述封固层邻接待封固的所述基板设置，所述加热层设置在所述封固层远离所述基板的一侧，且所述加热层中设置有具有导电性能的导磁性材料；

步骤2、在所述加热层上施加交变磁场，所述具有导电性能的导磁性材料在交变磁场的作用下产生电流发热，对所述封固层进行加热；

步骤3、当所述封固层被加热熔化后，减弱或停止施加所述交变磁场，熔化后的封固层冷却凝结，与所述基板的壁面固连封接。

7.根据权利要求6所述的节能板材的制造方法，其特征在于，所述节能板材置于真空室内执行上述步骤1～3，且在步骤3之后还包括：

步骤4、当所述节能板材的温度低于100℃后，将所述节能板材从所述真空室内取出。

8.根据权利要求6所述的节能板材的制造方法，其特征在于，所述步骤1和步骤2之间还包括：将所述基板及其上设置的封固物，整体加热到不高于400℃。

9.根据权利要求6所述的节能板材的制造方法，其特征在于，所述步骤2具体为：

步骤2、在所述加热层上施加交变磁场，所述具有导电性能的导磁性材料在交变磁场的作用下产生电流发热，将所述封固层加热到不高于600℃熔化。

10.根据权利要求6所述的节能板材的制造方法，其特征在于，在所述步骤3之后，还包括：

当至少两层所述基板之间被封接形成密封层后，利用抽气管通过基板上的通孔抽取空气；

在抽取空气的过程中，在所述通孔外侧设置的加热层上施加交变磁场，所述通孔外侧的加热层在交变磁场的作用下产生电流发热，对所述通孔处设置的封固层进行加热；

当所述通孔处的封固层被加热熔化，并且基板间达到所需真空度后，减弱或停止施加交变磁场，并按压通孔外侧的加热层，熔化后的封固层冷却凝结将所述通孔密封，且被按压的加热层在凝结的封固层外形成平面。

11.根据权利要求6所述的节能板材的制造方法，其特征在于，在所述步骤1之前还包括：

以铁或镍或铁镍合金或426合金或可伐合金制成所述加热层；

在所述加热层的外侧表面涂布或喷涂或黏附低熔点玻璃浆料；

将所述低熔点玻璃浆料在不高于700℃的条件下进行预加热，形成所述封固层。

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