專利名稱：在兩層玻璃基板之間包括一內含物的結構,尤其用于熱致變色玻璃窗的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種包括至少兩層分開距離為i的玻璃基板的結構，至少有一種物質，尤其是一種聚合物溶體，填充在兩層基板之間的至少一部分空間，且在兩層基板之間設置間隔物以便維持兩層基板的分離。一聚合的、無機的或金屬的周向墊圈確保密封和兩基板周邊的機械穩定性。
盡管本發明不限于這種應用，但是本發明將通過一般用于屋頂或陽臺壁的熱致變色玻璃窗的實施方式進行更詳細的描述。在一熱致變色玻璃窗中內含的聚合物溶體按照已知方式是一種水凝膠，其在一特定的溫度之上時是不透光的，因而阻斷了可見光和紅外線透過玻璃窗的傳輸。
玻璃窗處于豎直位置的事實導致該溶體因重力不明顯地向下流，這會造成玻璃窗中的變形。因而在玻璃窗的上部玻璃板趨向于靠攏而在其下部將會凸起而產生應力，該應力將會導致該玻璃窗的爆裂。
因而已證實，在這類玻璃窗處于豎直位置時最好使玻璃板之間分開的距離保持恒定。
日本專利申請JP 09 222 618公開了一種包括一聚合物溶體的玻璃窗。處于豎直位置的玻璃窗的爆裂被在該玻璃窗內部相對于外部的負壓狀態造成的均一性所避免，尤其是在兩個玻璃板之間插入間隔物，該間隔物在制造時隨機地分布在該聚合物溶體的表面，但不固定于其上。
但是隨著時間的推移，自由地處于該溶體中的間隔物趨向于向著該玻璃窗的下部降落。因而其在該玻璃窗的上部不再保證其功能，產生已經提到的流體靜力學的負壓問題。
本發明的目的是克服玻璃窗的這類結構的變形缺陷，尤其是玻璃窗處于豎直位置時。
因而，根據本發明，間隔物與至少一基板固連在一起，以防止該結構在豎直位置時間隔物的下落。
根據一特征，所述間隔物構成該結構的嵌入件，其以有機粘膠或者無機粘合物，例如搪瓷，通過粘貼保持固定在基板中的至少一個上。
所述間隔物例如是球或其它體積形式，由鋼或其它與該物質化學相容的材料。優選最好是玻璃的，以便確保該玻璃窗極佳的光學性能。例如可以是玻璃的球體、圓柱體或平行六面體，或其它形狀，例如在專利申請WO99/56 302中所述的玻璃間隔物。
可化學加強所述間隔物以便增大它們的機械穩定性。還可化學和/或熱加強所述玻璃板，以便增大它們的機械穩定性。
根據另一優選特征，所述間隔物以非隨機方式分布在該結構的連帶表面上。事實上，發明人提出了間隔物的優選數量和位置，其可減少該隔離作用在制造這類玻璃窗費用中的成本，同時確保足夠的機械穩定性。
我們可以選擇均勻分布隔離物或不均勻分布隔離物。我們知道在均勻分布中該分布沿該矩形玻璃窗的至少一中線對稱。
所述間隔物的一種均勻分布由公式d=f×[6-h+(1h)]×e4]]>決定，此處d是沿一平行于該結構底邊的線的兩個間隔物之間的間隔，e以毫米表示最薄的玻璃的厚度，h表示該結構的高度，且f是一安全系數，并由公式n=[hd-1]×[cd-1]]]>決定間隔物的總數n，此處c是該結構的寬。
所述間隔物的一種均勻分布由公式d′=f×[6-g+(1g)]×e4]]>決定，其中d′表示沿一平行于該結構底邊的線的兩間隔物之間的間隔，該線相對于該底邊剛好位于g的高度，e是最薄玻璃的厚度，g是該線相對于該結構底邊的高度，且f是一安全系數，且相對于該結構底邊以一高度g設置的線上的間隔物的數量n′由于公式n′=cd′-1]]>決定，此處c是該結構的寬度。
根據這些公式的一特征，該結構的高度h被包括在0～4米之間。根據另一特征，該安全系數f被包括在1.3～2.3之間。
因此，對于一均勻分布，間隔物一起形成基本上為兩個梯形的幾何形狀且相對于該結構中線對稱，較大的基部分別設置在該處于豎直位置的結構的上下端部。
兩基板之間的內含物可以是液體或固體的，且尤其不含有任何氣體成分。事實上，絕對有必要在兩基板之間沒有任何氣體成分以便不造成可能在該玻璃窗中意外發生的額外流動或變形。
最后，作為例子，該結構的密封可由本領域的技術人員很熟悉的雙墊圈完成，且其包括一丁基橡膠墊圈和一硅酮墊圈。優選的，其尤其可以是三墊圈，包括在該結構內部的一丁基橡膠墊圈和一硬腈綸線，以及與該玻璃窗的外部接觸的一硅酮墊圈。用于熱致變色玻璃窗的這類結構可與至少一塊玻璃板和/或至少一塊隔熱玻璃相結合以便構成具有良好機械穩定性的窗。
本發明的結構可用于其它類型的玻璃窗，例如熱致性、應電性或電致變色玻璃窗。本發明的其它特點和優點在結合附圖的下述描述中將更為清楚，附圖如下
圖1是一個按照本發明的玻璃窗的部分剖視圖；圖2是一該玻璃窗邊緣的部分剖視圖；圖3～5表示間隔物形狀的變型；圖6表示間隔物在玻璃窗中的均勻分布；圖7示意性地表示間隔物在玻璃窗中的不均勻分布。
圖1所示的熱致變色玻璃窗1包括至少兩板分開距離為i的玻璃板10和11，一種例如為聚合物溶體的物體12充填了兩玻璃板分開的空隙，而該間隔物13被設置在兩玻璃板之間，且用于當該玻璃窗處于豎直位置玻璃板變形時維持該固定的距離i。
這類玻璃窗的尺寸例如為高2m且寬80cm，玻璃板的厚度可以在2～12mm之間，最好在4～8mm之間。
該聚合物溶體12是一種水凝膠，其例如可由30％的聚乙酸己內酰胺(PVCL)和70％的水構成。其可在25～30℃之間的一溫度之上時變得不透明，阻擋可見光和紅外波長的光波。透光率從80％降至10～15％。
相應于玻璃板分開的距離i的該溶體12的厚度為0.1～3mm，最好為2mm以便在轉換狀態和非轉換狀態之間獲得足夠不同的透光系數TL。
如圖2所示的這類該玻璃窗周邊的密封和固定通過一優選的三層墊圈2實現，其包括與該溶體12接觸的一丁基橡膠墊圈20，設置在該墊圈20周圍的一硬腈綸線21，和設置在該線21之上與該玻璃窗的外部接觸的一硅酮墊圈22。在變型中，該硬腈綸線21和該丁基橡膠墊圈20可用相反的方式設置。
該丁基橡膠墊圈20確保了對該玻璃窗內部水蒸氣的密封，并確保了對該玻璃窗外部密封可在該聚合物溶體內分解的氣體。該丁基橡膠墊圈20是柔性的且隨該玻璃窗一起形變。
最后，該硅酮墊圈22和該腈綸線21可密封液體或溶劑。該硅酮墊圈22保證了兩個玻璃板10和11的組裝和機械強度的維持。
當然，所有其它類型的已知密封墊圈都可適合被使用。
在玻璃窗的豎直位置，該溶體12下降，該下降造成該玻璃窗上下之間的梯度變形；這兩個玻璃板在玻璃窗上部趨向于靠近而在玻璃窗下部趨向于分開。間隔物13可使玻璃板保持基本上固定的分開距離i。
按照本發明，由嵌入元件構成的間隔物13與至少一個玻璃板固連在一起，以便在該玻璃窗的整個使用壽命內保持玻璃板位置的穩固。
玻璃、金屬或其它材料的間隔物通過根據用于所述間隔物的材料類型的粘接機構與至少一個玻璃板固連在一起。這些粘接機構例如為在該聚合物溶體的使用期限內相容且不反應的粘結劑，或瓷漆。例如商標為Loctite UV 3491的腈綸粘結劑或商標為Ciba 2011，DEL 04302的粘結劑。
如圖3～5所述的不同類型和形狀的間隔物是可以預見的。間隔物的材料必須在化學上與該聚合物溶體12相容。
例如直徑為2mm的鋼球是合適的，其需要以10μm左右或超過10μm的大小進行合適地分類，以滿足該玻璃窗的機械穩定性。
但是，玻璃的間隔物優選要使該玻璃窗產生高的光性能。這種玻璃間隔物可以是球形(圖3)，圓柱體(圖4)，亦或是十字類形(圖5)或例如為專利申請WO99/56 302中公開的一種形狀，這些形狀尤其為Saint-Gobain Display Glass公司的商標為TAGLIA的形狀。
厚度由在一2m×0.8m的玻璃窗中使用的直徑為1mm和直徑為2mm的玻璃球決定。
對于2m×0.8m尺寸的一玻璃窗尤其定制直徑為2mm的玻璃球。
關于直徑至少為1mm的玻璃圓柱體形的變型，其具有足夠的屈曲強度來抵抗由玻璃板施加的應力。這些圓柱體通過它們兩個基面中的一個粘在基板10或11上。
當為圖5所示的十字形間隔物時，其可是磨光或粗鋸切的，它們的斷裂載荷足夠高，以便保證對玻璃板的很好抗力。其尺寸由1.6mm的高度1和矩形表面30(a×b)確定，其中b＝2.1mm且a＝0.2mm。這些間隔物通過包括表面30的兩個十字形基部中的一個被粘貼。
專利申請WO99/56 302中的其它間隔物TAGLIA可以是能達到足夠的斷裂載荷的尺寸，它們根據間隔物的布置方式和玻璃窗的大小定制出尺寸。
下述表概述出在一熱致變色玻璃窗(2m×0.8m)中使用的對玻璃間隔物的不同變型測出的破裂載荷。
除了其破裂載荷高以外，十字形間隔物相對于球形具有優勢，因為與球形間隔物相比，它的受壓面較大，這會減少玻璃板缺刻的危險。
根據本發明，間隔物在一玻璃窗的矩形表面上的幾何布置可不同，可以基本上是矩形的，梯形的，也可是圓形的。
但是，這些間隔物可以以非隨機方式布置在該玻璃板的表面上。事實上，發明人已經指出，可以預見到在合理設置計算出在每種幾何布置中每個間隔物經受的負載的條件下，可減少間隔物的數量。還可以減小該玻璃窗經受的負載，使其具有良好的機械穩定性(玻璃或間隔物不破碎)并降低間隔物的數量并因而減少在該玻璃窗中因隔離作用帶來的花費。
此外，玻璃板厚度的增加對于玻璃板同一數值的變形也可降低間隔物的數量，但不超過間隔物的碎裂應力。
最后，我們可優選一種均勻或不均勻的幾何布置。我們知道均勻布置是沿矩形玻璃窗的至少一平分線對稱的布置。
對于一均勻布置，根據間隔物之間的間隔和間隔物的全部數量的分配邏輯與該玻璃窗的高度和寬度有關。發明人提供一種計算方案-在一水平線上兩個間隔物之間以厘米給出的間隔d由以下方式示出d=f×[6-h+(1h)]×e4]]>其中e以毫米表示最薄的玻璃，h以米表示0～4m之間的高度，而f是可在1.5～2.3之間變化的一系數。f是我們可以稱作安全系數的一個加倍系數，其給出在間隔物之間間隔優化中的限度，及因而定出的間隔物總數，以避免間隔物的碎裂。該系數f越小，由間隔物由流體靜力學負壓引起的載荷越小；且-因而間隔物的總數n表示為n=[hd-1]×[cd-1]]]>其中h是玻璃窗的高度，c是玻璃窗的寬度，而d是以米表示的按上述方法計算出的間隔。對于該算法，首先需要計算出兩個數學表示式中的每一個，并在相乘前被下取整以便給出整數n。
對于一非均勻布置，也就是說沒有任何對稱，間隔物之間的間隔和間隔物的數量的分配邏輯與相對于該玻璃窗底的線的高度有關，在該線上定位了間隔物。發明人提供下述計算方案d′=f×[6-g+(1g)]×e4]]>其中d’是以厘米表示的一水平線上的兩間隔物之間的間隔，該線相對<p>表4
*1直到出現電弧的間隔不低于10秒所施加的積分電能。
*2直到出現電弧的間隔不低于10秒后電弧出現的頻率。
工業應用性本發明的濺射靶可以有效地降低初期電弧的出現，并由此有利于用作用于濺射和薄膜成形的靶子。
按一種非均勻分布也可減少間隔物的數量，但是該布置邏輯中每個間隔物所受的負載還是165N，該玻璃窗上的應力還是12Mpa，有關玻璃窗的機械強度的安全值保持完全相同。圖7示意性地示出一種非均勻分布的例子，其用于與上述作為例子的均勻分布所用的玻璃窗相同尺寸的玻璃窗，高2m寬0.80m。對于安全系數f等于2.1時，需要71個間隔物，間隔物之間的距離因線高度的不同而不同。
這種不均勻分布需要較少的間隔物(71)，且有比該均勻布置(144個間隔物且f＝2.3)更大的安全系數(f＝2.1)。然而，與均勻分布相反，對于均勻分布該玻璃窗可處于豎直位置而不管是什么方向，而對于非均勻分布必須遵從該處于豎直位置的玻璃窗的指定方向，向該玻璃窗的高處設置間隔物的集中區域。
一種玻璃窗制造方法的例子如下所述。
在一個第一玻璃板上，我們畫出點，這些點將在該玻璃窗制成后被擦去，這些點相應于在該玻璃板的背面上根據一種選定分布設置間隔物13的位置。
在設計用于接納這些間隔物的表面上，我們在其周邊設置該第一丁基橡膠密封墊圈20。在間隔物上設置一膠點之后，將間隔物粘貼到該玻璃板的選定位置。一紫外線(UV)燈可使該膠成網狀以便完全固定住這些間隔物。
該第二密封墊圈，也就是該硬腈綸線21，被設置在該玻璃板周邊并環繞該第一墊圈20。
然后該聚合物溶體層12在被該第一墊圈20限定的容積內展開。
然后，該第二玻璃板被壓靠在該第一玻璃板上，四個例如泡沫塑料制成的插入件被設置在兩個玻璃板之間，以便保持大于間隔物高度的分開高度，應為該溶體12還不能與該第二玻璃板接觸。
最后將兩玻璃板組裝件引入一真空室中，并通過壓緊插入件使兩玻璃板靠近。離開該室時，通過在該玻璃窗的邊緣采用硅酮墊圈22對該玻璃板進行最后的固定和它們的最終密封。
在制造方法的一變型中，該硅酮墊圈可以省略并通過焊接該玻璃板的邊緣獲得固定。
此外，在實施該方法的示例中在設置聚合物溶體12之前所用的兩個第一墊圈20和21可在切割玻璃之后以及固定該玻璃窗之前的任何時候安放。
上述玻璃窗的結構在其作為一熱致變色玻璃窗使用時已經豎起。
當然，其可應用于在兩個玻璃基板之間引入一液體物質或粘性物質并可包括固體顆粒的任何產品。我們可例舉出太陽能收集器，構成一日光屏的液體單元，以液晶為基礎的含凝膠的液晶窗，包括能流動的凝膠或液體的電致變色或光致變色窗，或產生紫色的(viologène)窗以及應電性窗。
權利要求
1.包括至少兩層分開一距離(i)的玻璃基板(10，11)的結構，至少有一種物質(12)填充在兩層基板之間的至少一部分空間中，且在兩層基板之間設置間隔物(13)以便維持兩層基板的間隔，該物質(12)為液態和/或固態，且沒有任何氣體成分，其特征在于所述間隔物(13)與至少一基板固定在一起。
2.如權利要求1所述的結構，其特征在于該物質(12)由一種聚合物溶體構成。
3.如上述權利要求之一所述的結構，其特征在于所述間隔物(13)構成玻璃窗的嵌入件，其通過粘貼保持固定。
4.如權利要求3所述的結構，其特征在于該粘貼通過膠或搪瓷實施。
5.如上述權利要求之一所述的結構，其特征在于所述間隔物(13)是鋼球。
6.如權利要求1～5之一所述的結構，其特征在于所述間隔物(13)是玻璃的。
7.如權利要求6所述的結構，其特征在于所述間隔物(13)是球形或圓柱形。
8.如權利要求6所述的結構，其特征在于所述間隔物(13)是十字形。
9.如上述權利要求之一所述的結構，其特征在于所述間隔物(13)以非隨機方式分布在該結構的連帶表面上。
10.如權利要求9所述的結構，基本上是平行六面體形，其特征在于所述間隔物的一種均勻分布由公式d=f×[6-h+(1h)]×e4]]>決定，此處d是沿一平行于該結構底邊的線的兩個間隔物之間的間隔，e以毫米表示的最薄的玻璃的厚度，h表示該結構的高度，且f是一安全系數，并由公式n=[hd-1]×[cd-1]]]>決定間隔物的總數n，此處c是該結構的寬度。
11.如權利要求9所述的結構，基本上是平行六面體形，其特征在于所述間隔物的非均勻分布由公式d′=f×[6-g+(1g)]×e4]]>決定，其中d’表示沿一平行于該結構底邊的線的兩間隔物之間的間隔，該線相對于該底邊剛好位于g的高度，e是最薄玻璃的厚度，g是該線相對于該結構底邊的高度，且f是一安全系數，且相對于該結構底邊以一高度g設置的線上的間隔物的數量n’由公式n′=cd′-1]]>決定，此處c是該結構的寬度。
12.如權利要求10或11所述的結構，其特征在于該結構的高度h被包括在0～4米之間。
13.如權利要求12所述的結構，其特征在于該安全系數f被包括在1.3～2.3之間。
14.如權利要求10所述的結構，其特征在于間隔物一起形成基本上為兩個梯形的幾何形狀且相對于該結構中線對稱，較大的基部分別設置在該處于豎直位置的結構的上下端部。
15.如上述權利要求之一所述的結構，其特征在于該結構的密封由一個三墊圈(2)實現，該墊圈(2)包括在該結構內部的一個丁基橡膠墊圈(20)和一條硬腈綸線(21)，和與該玻璃窗的外部接觸的一個硅酮墊圈(22)。
16.上述任何權利要求之一所述的結構在一熱致變色玻璃窗中的應用。
17.玻璃窗，其包括至少一塊含有如權利要求1所述的結構的熱致變色玻璃以及至少一塊玻璃板和/或至少一塊隔熱玻璃。
全文摘要
包括至少兩層分開一距離(i)的玻璃基板(10，11)的結構，至少有一種物質(12)填充在兩層基板之間的至少一部分空間中，且在兩層基板之間設置間隔物(13)以便維持兩層基板的間隔，其特征在于所述間隔物(13)與至少一基板固定在一起。
文檔編號E06B3/67GK1492964SQ02804008
公開日2004年4月28日 申請日期2002年1月23日 優先權日2001年1月24日
發明者D·馬丁, F·馬蘭頓, Y·勒曼, J·－L·博納, R·馬塞雷, D 馬丁, げ┠, 級 申請人:法國圣戈班玻璃廠