CN111499223A - 一种钢化真空玻璃及其制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种钢化真空玻璃及其制作方法，该钢化真空玻璃包括上下两片钢化玻璃及两者之间的真空区域，在两片玻璃之间设有陶瓷釉支撑物，四边间隙设有用于封边的低温焊料，在上片玻璃角部设有带有抽气管和反射面的抽气部。用于制作该钢化真空玻璃的方法包括以下步骤S1激光钻孔、S2支撑物放置、S3钢化及支撑物烧结、S4焊料涂布、S5合片、S6封边、S7排气及封口。优点是所述的陶瓷釉支撑物与玻璃烧结在一起，不会脱落，玻璃自带的反射面有利于封口热量的集中，并且封口后抽气管在玻璃内部，使用更安全，步骤S6封边采用了低温焊料及快速加热冷却技术使玻璃表面应力衰减≤5％，玻璃表面平整度好，生产效率高。

Description

一种钢化真空玻璃及其制作方法
技术领域
本发明涉及真空玻璃技术领域，特别涉及一种钢化真空玻璃及其制造方法。
背景技术
真空玻璃是在两片玻璃基板之间形成一真空层，由于热能的传导及对流无法在真空中进行，真空玻璃能够更有效隔绝热能的传递，具有良好的保温隔热性能，因此，无论是夏天或冬天，真空玻璃能够使室内温度不易受到室外温度影响，在各国建筑朝向零碳建筑发展的情况下，真空玻璃俨然成为了优选的节能建材。
由于建筑门窗等产业市场对玻璃的安全性有强制要求，所以近年来安全的钢化真空玻璃逐渐被研发出来，钢化真空玻璃的表面应力大于90MPA，具有更强的抗冲击性，并且破碎后的小颗粒不会伤人。研究表明300℃以上的温度就会导致钢化玻璃表面应力的衰减，目前的钢化真空玻璃技术是将玻璃过钢化，表面应力钢至110MPa以上，同时降低封接材料的封接温度，以降低封边过程中300℃以上的时间，从而减少表面应力衰减程度，使剩余应力大于90MPA。但是封接材料封接温度的降低会使其膨胀系数增大，影响与玻璃的匹配性。更重要的是玻璃过钢化会使钢化玻璃的波形弯曲度加剧，从而会造成支撑物受压不均而产生的应力集中，使玻璃的抗冲击性降低，并且玻璃边部的波形弯曲甚至会超过真空层的厚度，这将严重影响边部封接间隙高度一致性，从而影响封接宽度一致性、封接强度和封接气密性，还会使玻璃发生严重的光学变形。
此外，通过摆放的如金属，玻璃等支撑物不与玻璃表面连接，当钢化真空玻璃发生振动或变形时，受玻璃平整度影响，会发生支撑物的移动和脱落，为此出现了钢化时烧结在玻璃表面的高温油墨支撑点材料。支撑点与玻璃烧结为一体不会移动，但此种支撑点烧结温度较高，由于钢化炉中加热时间较短，炉内温度稍有不均，便会出现部分支撑点达不到烧结温度。
另外带有抽气管的真空玻璃，抽气管往往突出玻璃表面，即使有保护帽保护，也会使得真空玻璃在安装运输使用过程中容易发生碰撞而造成的漏气失效，因此出现了将抽气管埋入真空玻璃内部的技术。如目前的技术是采用两级台阶孔将玻璃管埋入玻璃内部的方法，此种结构在抽气管封口时，由于红外灯和激光的热量不会完全聚焦于玻璃管端面上，热量损失较大，封口需要更久的时间，容易造成玻璃管放气过多而影响真空度，从而影响成品率，并且抽气管的保护片贴在玻璃外表面上，仍会突出玻璃表面，造成一定的安全隐患。
发明内容
针对现有技术中存在的问题，发明人设计出本发明的一种钢化真空玻璃及其制作方法，以期能降低支撑点材料的烧结温度，在保证与玻璃膨胀系数匹配的同时降低封边材料封接温度，并将抽气管和保护片设于玻璃基板内部，提高使用安全性和封口成品率，最后结合快速的加热和冷却工艺以期能大幅减少封边后的表面应力衰减，提高钢化真空玻璃的平整度，提供给用户更为良好的产品。
本发明的主要目的，是提供一种钢化真空玻璃，包括上下两片钢化玻璃基板，以在上下玻璃基板之间有一真空区域，其特征在于该平封口钢化真空玻璃上下钢化玻璃基板之间以一定间距设有釉料支撑物，两片玻璃周边间隙设有低温焊料，并采用快速加热及冷却技术加热低温焊料将两片玻璃四周密封，在其中一片玻璃基板表面设有一带有抽气管和反射面的抽气部，在下片玻璃与抽气部相对的位置设有吸气剂，该抽气管在排气后封口以形成所述真空区域。
进一步的，所述的陶瓷釉料支撑物是一种低温釉料，该釉料是透明的，其烧结温度为500～570℃。
进一步的，所述的低温焊料封接温度为360～410℃，膨胀系数为(7.5～8.0)×10- 6K-1。
进一步的，所述的抽气部包括一圆柱形通孔，及与通孔同心的且直径大于通孔的圆柱形凹槽，在该凹槽的底面上设有顶端封闭且直径大于通孔的抽气管，在该圆柱形凹槽之上设有一倒圆锥形凹槽，凹槽的锥面与圆柱形凹槽侧壁相接，与该圆锥形凹槽底面相接的是另一圆柱形凹槽，该凹槽的直径与圆锥形凹槽底面相同，其中设有保护片。
进一步的，所述的反射面是圆锥形凹槽的锥面，该反射面可经过抛光处理，作用是将封口热源的热量聚焦于抽气管顶端。
进一步的，所述的抽气管壁的低端用低温焊料与玻璃密封，并通过通孔与真空区域相连，抽气管的顶端封闭且低于最外侧圆柱形凹槽底面。
进一步的，所述的保护片材质为不锈钢，保护片的上表面低于玻璃外表面。
进一步的，所述的吸气剂为抗氧化型吸气剂。
本发明还提供了了一种钢化真空玻璃的制作方法，该方法包括以下步骤：
(1)激光钻孔：在上片玻璃上使用激光钻孔机按照设定好的程序，从玻璃表面开始依次钻取放置保护片的最外侧圆柱形形凹槽，具有反射面的圆锥形凹槽，放置抽气玻璃管的圆柱形凹槽和与真空区域相连的通孔。
(2)支撑物放置：使用点胶设备将陶瓷釉支撑物按一定间距成矩阵式放置在下片面玻璃上。
(3)钢化及支撑物烧结：将带有抽气孔的上片玻璃和带有支撑物的下片玻璃送进钢化炉进行钢化形成具有一定表面应力的钢化玻璃，同时将支撑物烧结在下片玻璃上。
(4)焊料涂布：将焊料和调和剂混合而成的胶体涂布在其中一片玻璃周边。
(5)合片：下片放置吸气剂然后将上片放置于下片玻璃上，对气后在将抽气玻璃管及低温焊料圆环的组件放入抽气部中与通孔相连的圆柱形凹槽内。
(6)封边：将合片后的上下片玻璃送进加热炉，将玻璃快速加热到低温焊料的封接温度后保温，然后进入冷却区进行快速冷却。
(7)排气及封口：使用抽真空装置对封边完毕的真空玻璃进行抽真空排气，然后用红外线加热灯聚焦加热抽气玻璃管顶端，将其熔化封口。
进一步的，所述的抽气玻璃管及低温焊料圆环组件，是一种经预制成型的低温焊料与抽气玻璃管结为一体的构件，低温焊料在圆环形模具中经过压制成型后，套在抽气玻璃管底端，合片时直接放入抽气部的圆柱形凹槽内。
进一步的，所述的玻璃钢化后上下片玻璃的表面应力为95～96MPa。
进一步的，所述的封边步骤中，快速加热速率为3℃～8℃/10S，快速冷却速率为10℃～15℃/10S，保温时间≤15min。
进一步的，所述的封边步骤完成后上下片钢化玻璃的表面应力衰减≤5％，波形弯曲度≤0.1％进一步的，所述的封口步骤中，圆锥形凹槽的反射面将红外线加热灯的一部分热量反射聚焦在抽气玻璃管顶端。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、采用的陶瓷釉支撑点，在钢化时烧结于玻璃表面，不会脱落，烧结温度低，更易获得烧结充分的支撑点。
2、采用的低温焊料，既能降低封接温度，膨胀系数又能保证与玻璃基板的匹配性。
3、采用封边快速加热冷却技术后，能保证在封边后钢化玻璃的表面应力衰减≤5％，使其对钢化玻璃的表面应力的过钢要求极低，保证了钢化真空玻璃成品的平整度，使边部密封更均匀，支撑物受压更均匀。
4、采用带有反射面的抽气部结构，使封口时加热更集中，缩短加热时间，减少放气，提高成品率，并且抽气管和保护片均处于玻璃内部，降低在运输安装和使用时发生碰撞的风险，外观更加美观。
5、抽气管密封环套在抽气管低端，合片后直接放置于抽气孔中，与人工涂覆密封材料相比，精确度更好，时间更短，有利于提高成品率和生产效率。
附图说明
下面结合附图，对本发明的具体实施方式做详细说明:
图1是本发明钢化真空玻璃的剖面图
图2是本发明钢化真空玻璃制作方法的步骤图
图3是本发明封口时抽气部的剖面图
具体实施方式
下面结合具体实施例，对本发明做进一步说明。
本发明提出一种钢化真空玻璃，包括上下两片钢化玻璃基板1～2，以及两片玻璃基板之间的一真空区域3，在下片玻璃2上按一定间距设有陶瓷釉支撑物4，上片玻璃1位于支撑物4上，在两片玻璃周边间隙设有低温焊料5，并采用快速加热及冷却技术加热低温焊料5将两片玻璃四周密封，在上片玻璃1角部还设置带有抽气管7和反射面63的抽气部6，在下片玻璃2与抽气部6相对的位置设有吸气剂9。
本发明提出了了一种钢化真空玻璃的制作方法，包括以下步骤：
(1)激光钻孔201：首先准备上下两片玻璃，在上片玻璃1上使用激光钻孔机按照设定好的程序，从玻璃表面开始依次钻取放置保护片的最外侧圆柱形凹槽61，具有反射面的圆锥形凹槽62，放置抽气管7的圆柱形凹槽63和与真空区域相连的通孔64。其中通孔64是最小的，其次是圆柱形凹槽63，其直径等于低温焊料圆环72的直径，以便于合片时直接放入，最外侧圆柱形凹槽61的直径与保护片8的直径相当，以便于放入保护片8且不露出玻璃表面。
(2)支撑物放置202：使用点胶设备将陶瓷釉支撑物4按一定间距成矩阵式放置在下片面玻璃2上。
(3)钢化及支撑物烧结203：将带有抽气孔61～64的上片玻璃1和带有支撑物4的下片玻璃2送进钢化炉进行钢化形成钢化玻璃，钢化玻璃的表面应力控制在95～96Mpa之间，较低的表面应力有利于钢化玻璃平整度的控制，同此步骤除了提高玻璃的表面应力之外，还有一个作用是将支撑物4烧结在下片玻璃2上，使支撑物固化，支撑物的烧结温度为500～570℃，较低的烧结温度有利于支撑点得到充分烧结。
(4)焊料涂布204：将低温焊料5和调和剂混合而成的胶体涂布在其中下片玻璃2周边。低温焊料5的封接温度为360～410℃，封接温度的降低有利于钢化应力的保持，同时其膨胀系数(7.5～8.0)x10-6K-1与玻璃相匹配。
(5)合片205：下片放置吸气剂9然后将上片放置1于下片玻璃2上，对齐后在将抽气玻璃管71及低温焊料圆环72组件放入圆柱形凹槽63内。为了提高生产效率，将低温焊料5用模具进行压制形成内径与抽气玻璃管71相当的圆形粉圈72，并套在抽气玻璃管71的低端，合片时直接放入圆柱形凹槽63内。
(6)封边206：将合片后的上下片玻璃送进加热炉，将玻璃快速加热到低温焊料5的封接温度后保温，然后进入冷却区进行快速冷却。为了缩短玻璃在300℃以上的时间，使用高性能红外加热灯管，将加热速率提升为3～8℃/10S,采用高压空气使冷却速率为10～15℃/10S，保温时间≤15min，这些措施使封边后钢化玻璃的表面应力衰减≤5％，封边后的表面应力为90Mpa以上，由于衰减很小，使得钢化玻璃基片不必钢到过高的应力，从而保证了钢化玻璃的平整度，其波形弯曲度≤0.1％。
(7)排气及封口207：使用抽真空装置对封边完毕的真空玻璃进行抽真空排气，然后用红外线加热灯101聚焦加热抽气玻璃管71顶端，将其熔化密封形成一端密封的抽气管7。红外线灯101的热量无法完全聚焦在抽气玻璃管71顶端，其余的热量经过圆锥形凹槽62的表面反射聚焦在抽气玻璃管71顶部，使得加热效率更高，可以缩短封口的加热时间，减少因此导致的抽气管放气，提高了成品率。
由于封口后的抽气管7顶端位于保护片8之下，且保护片8也处于玻璃内部，所以在安装使用运输过程中抽气管7不会因碰撞而发生破碎和漏气。
以上所述仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明做任何形式上的限制，依据本发明的技术实质对本发明实施例做的任何简单修改，等同变化和修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (14)

1.一种钢化真空玻璃，包括上下两片钢化玻璃基板，以及两片玻璃基板之间的一真空区域，其特征在于，在下片玻璃上按一定间距设有陶瓷釉支撑物，上片玻璃位于支撑物上，在两片玻璃周边间隙设有低温焊料，并采用快速加热及冷却技术加热低温焊料将两片玻璃四周密封，在上片玻璃角部还设置带有抽气管和反射面的抽气部，在下片玻璃与抽气部相对的位置设有吸气剂；
通过抽气管进行抽真空排气后封口，在两片玻璃基板之间形成所述的一真空区域。
2.根据权利要求1所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的陶瓷釉料支撑物是一种低温釉料，该釉料是透明的，其烧结温度为500～570℃。
3.根据权利要求1所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的低温焊料封接温度为360～410℃，膨胀系数为(7.5～8.0)×10-6K-1。
4.根据权利要求1所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的抽气部包括一圆柱形通孔，及与通孔同心的且直径大于通孔的圆柱形凹槽，在该凹槽的底面上设有顶端封闭且直径大于通孔的抽气管，在该圆柱形凹槽之上设有一倒圆锥形凹槽，凹槽的锥面与圆柱形凹槽侧壁相接，与该圆锥形凹槽底面相接的是另一圆柱形凹槽，该凹槽的直径与圆锥形凹槽底面相同，其中设有保护片。
5.根据权利要求1或4所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的反射面是圆锥形凹槽的锥面，该反射面可经过抛光处理，作用是将封口热源的热量聚焦于抽气管顶端。
6.根据权利要求1或4所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的抽气管壁的低端用低温焊料与玻璃密封，并通过通孔与真空区域相连，抽气管的顶端封闭且低于最外侧圆柱形凹槽底面。
7.根据权利要求1或4所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的保护片材质为不锈钢，保护片的上表面低于玻璃外表面。
8.根据权利要求1所述的钢化真空玻璃，其特征在于，所述的吸气剂为抗氧化型吸气剂。
9.一种根据权利要求1-8任一项所述钢化真空玻璃的制作方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
(1)激光钻孔：在上片玻璃上使用激光钻孔机按照设定好的程序，从玻璃表面开始依次钻取放置保护片的最外侧圆柱形凹槽，具有反射面的圆锥形凹槽，放置抽气玻璃管的圆柱形凹槽和与真空区域相连的通孔；
(2)支撑物放置：使用点胶设备将陶瓷釉支撑物按一定间距成矩阵式放置在下片面玻璃上；
(3)钢化及支撑物烧结：将带有抽气孔的上片玻璃和带有支撑物的下片玻璃送进钢化炉进行钢化，形成具有一定表面应力的钢化玻璃，同时将支撑物烧结在下片玻璃上；
(4)焊料涂布：将焊料和调和剂混合而成的胶体涂布在其中一片钢化玻璃周边；
(5)合片：下片玻璃放置吸气剂然后将上片玻璃放置于下片玻璃上，对齐后将抽气玻璃管及低温焊料圆环组件放入抽气部中与通孔相连的圆柱形凹槽内；
(6)封边：将合片后的上下片玻璃送进封边炉，将玻璃快速加热到低温焊料的封接温度后保温，然后进入冷却区进行快速冷却；
(7)排气及封口：使用抽真空装置对封边完毕的真空玻璃进行抽真空排气，然后用红外线加热灯聚焦加热抽气玻璃管顶端，将其熔化封口。
10.根据权利要求9所述的制造钢化真空玻璃的方法，其特征在于，所述的抽气玻璃管及低温焊料圆环组件，是一种经预制成型的低温焊料与抽气玻璃管结为一体的构件，低温焊料在圆环形模具中经过压制成型后，套在抽气玻璃管底端，合片时直接放入抽气部的圆柱形凹槽内。
11.根据权利要求9所述的制造钢化真空玻璃的方法，其特征在于，所述的玻璃钢化后上下片玻璃的表面应力为95～96MPa。
12.根据权利要求9所述的制造钢化真空玻璃的方法，其特征在于，所述的封边步骤中，快速加热速率为3℃～8℃/10S，快速冷却速率为10℃～15℃/10S，保温时间≤15min。
13.根据权利要求9所述的制造钢化真空玻璃的方法，其特征在于，所述的封边步骤完成后钢化玻璃的表面应力衰减≤5％，波形弯曲度≤0.1％。
14.根据权利要求9所述的制造钢化真空玻璃的方法，其特征在于，所述的封口步骤中，圆锥形凹槽中的反射面将红外线加热灯的一部分热量反射聚焦在抽气玻璃管顶端。
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CN113001055A (zh) * 2020-11-17 2021-06-22 维爱吉(厦门)科技有限责任公司 一种梯度成分封接材料和真空玻璃和真空玻璃
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