[发明专利]一种差异性弹性模量支撑柱阵列及真空玻璃

说明书

本发明公开了一种差异性弹性模量支撑柱阵列及真空玻璃，差异性弹性模量支撑柱阵列中靠近真空玻璃封边的第一周圈支撑柱为低弹性模量支撑柱，靠近真空玻璃封边的第二周圈支撑柱为高弹性模量支撑柱；以此类推，向远离真空玻璃封边的方向，一个周圈的低弹性模量支撑柱、一个周圈的高弹性模量支撑柱交替布设，直至支撑柱全部排布完毕；基于差异性弹性模量支撑柱阵列和平板玻璃形成真空玻璃。本发明的差异性弹性模量支撑柱阵列可降低真空玻璃的最大应力和最大变形，从而降低玻璃破坏和支撑柱空位发生，在既有产品支撑柱原有阵列间距不变的情况，或新设计的支撑柱的阵列间距的条件下，这种差异性弹性模量支撑柱的排布方式的效果都是成立的。

技术领域

本发明涉及真空玻璃技术领域，具体涉及一种差异性弹性模量支撑柱阵列及真空玻璃，适用于平板式真空玻璃的制造。

背景技术

真空玻璃的两片平板玻璃由阵列排布的支撑柱支撑，形成间隙；两片平板玻璃的四个周边用封边材料密封，形成封边；并从一片平板玻璃上预设的孔抽取真空后密封，则在两片平板玻璃间隙形成真空；上述过程和材料组合构成平板式真空玻璃(简称真空玻璃)。其中，封边既指将真空玻璃四周密封的工艺过程，也指封边材料及其所粘接的玻璃而形成的结构。真空阻止了三种基本热传递方式的导热传热和对流传热，其中的平板玻璃如采用低辐射玻璃将阻止热辐射传热，因此真空玻璃具有优良的绝热效果，广泛用于建筑门窗、幕墙保温和冰柜保冷等产品上。

在真空玻璃作为门窗、幕墙、冰柜等实际应用中，是将真空玻璃作为一块玻璃整体，与另一片平板玻璃组成中空玻璃。真空玻璃的封边与中空玻璃的间隔条一起隐藏在门窗、幕墙、冰柜门边框的型材内。

真空玻璃应具有良好的透视效果，因此支撑柱应尽可能地小，以免造成透视的不适感。通常真空玻璃支撑柱的直径在0.15mm左右，不经过仔细辨认很难觉察支撑柱的存在。支撑柱的高度一般也在0.15mm左右，因为细而高的支撑柱容易失稳，且真空阻热特性与真空厚度并无关系。相对于真空，支撑柱的导热性能很高，金属材质的导热系数通常在100W/m·K上下，非金属通常在1W/m·K左右。支撑柱可以看成两片平板玻璃之间的“桥墩”。支撑柱的阵列排布密度过大(即支撑柱阵列间距小)，大量的支撑柱将形成“热桥”，降低真空玻璃的绝热性能。排布密度过小(即支撑柱阵列间距大)，则产生以下两个不利作用。第一、支撑柱单位面积的承力增大，相应地，与支撑柱接触的玻璃的单位面积承力增加。这时可造成支撑柱刺破玻璃，形成玻璃损坏，严重的会炸裂。第二、两个支撑柱之间玻璃的跨距增加，由于真空间隙很小，玻璃受力会变形，加之玻璃本身有一定的不平整度，造成两片平板玻璃接触，即“玻璃贴合”现象，这样玻璃之间直接接触传热，丧失了真空绝热的效果。上述因素决定了支撑柱的排布密度有一个优化的范围。目前，优化的结果是支撑柱阵列间距为30mm～50mm，且采用同种材质材料，即具有相同弹性模量的材料作为支撑柱，支撑柱材质不具有弹性模量差异性。

抽真空后真空玻璃普遍受到1个大气压作用，同时还要受到平板玻璃自重的压力(通常为4mm或5mm玻璃)。在真空玻璃使用过程中，要承受风压作用、风压引起变形的应力作用、温差变形引起的应力作用、构造变形引起的应力作用等。这些作用需要支撑柱、平板玻璃等共同承担。在外界力的作用下，产生应力和变形，应力或变形过大则可导致材料破坏。

平板玻璃与支撑柱之间并无物理连接或化学连接，仅仅靠真空形成的内外压差压紧固定。当变形过大时(包括平板玻璃本身的不平整性)，一些支撑柱将不能充分压紧，支撑柱移动到其它位置，造成常见的支撑柱空位现象(即阵列位置无支撑柱)。空位造成其该处玻璃无支撑而变形过大，可形成玻璃贴合。空位同时造成空位周围的支撑柱受到更大应力。平板玻璃的面积很大，但它与支撑柱接触部位可以看成点接触，支撑柱承受过大应力意味着与之接触的玻璃承受更大应力。由于玻璃为脆性材料，此处的应力过大，将造成玻璃产生裂纹。这种裂纹在实际真空玻璃并不罕见，也是引起真空玻璃破坏的重要原因之一。理想的支撑效果是各支撑柱均匀受力，玻璃均匀变形，避免应力集中和过大的变形起伏。以上可见，在平板玻璃与支撑柱的关系中，平板玻璃的应力和变形是造成真空玻璃失效和破坏的主要因素。