一种差异性弹性模量支撑柱阵列及真空玻璃制造技术

本发明专利技术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。本发明专利技术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。

A DIFFERENTIAL ELASTIC MODULUS SUPPORT COLUMN ARRAY AND VACUUM GLASS

【技术实现步骤摘要】
一种差异性弹性模量支撑柱阵列及真空玻璃
本专利技术涉及真空玻璃
，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。
技术介绍
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。真空玻璃失效和破坏主要由于局部应力过大或变形过大造成的，处理好真空玻璃应力和变形关系是真空玻璃业内公认的需要解决的难题。
技术实现思路
针对上述问题中存在的不足之处，本专利技术提供一种差异性弹性模量支撑柱阵列及真空玻璃，旨在改善玻璃的受力均衡性和变形均衡性，以使真空玻璃材料及其结构协同作用，降低局部应力过大或变形过大，提高真空玻璃的安全性和可靠性。本专利技术公开了一种差异性弹性模量支撑柱阵列，应用在真空玻璃的两片平板玻璃之间，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。作为本专利技术的进一步改进，所述低弹性模量支撑柱的弹性模量与高弹性模量支撑柱的弹性模量之比为(0.15～0.5)：1。作为本专利技术的进一步改进，所述低弹性模量支撑柱和高弹性模量支撑柱的高度一致，相邻两周圈支撑柱的间距一致。本专利技术还公开了一种真空玻璃，包括：两片平板玻璃和上述的差异性弹性模量支撑柱阵列；所述差异性弹性模量支撑柱阵列置于两片平板玻璃之间，两片平板玻璃的四个周边用封边材料密封，形成封边。作为本专利技术的进一步改进，还包括辅助边；在靠近封边的位置处设置一道所述辅助边，所述辅助边位于所述封边的内侧。作为本专利技术的进一步改进，所述辅助边的弹性模量为封边材料的弹性模量的1～1.3倍。作为本专利技术的进一步改进，所述辅助边与封边平行设置，所述辅助边距平行封边的距离为1～2mm。作为本专利技术的进一步改进，所述辅助边的高度与封边的高度相同，所述辅助边的宽度为0.1～0.5mm，所述辅助边的两端距两个垂直封边内边缘的距离为3mm～15mm。与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术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。本专利技术通过在真空玻璃中设置辅助边，可降低封边的最大应力和最大变形，特别是降低封边的拉应力，从而降低封边破坏的产生。附图说明图1为本专利技术一种实施例公开的差异性弹性模量支撑柱阵列的结构示意图；图2为本专利技术一种实施例公开的真空玻璃的结构示意图；图3为本专利技术一种实施例公开的带辅助边的真空玻璃的结构示意图；图4为本专利技术一种实施例公开的单一弹性模量支撑柱和差异性弹性模量支撑柱的对比位移云图；图5为本专利技术一种实施例公开的设置辅助边前后封边位移比较图。图中：1、低弹性模量支撑柱；2、高弹性模量支撑柱；3、封边；4、辅助边。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。下面结合附图对本专利技术做进一步的详细描述：真空玻璃失效和破坏主要由于局部应力过大或变形过大造成的，处理好真空玻璃应力和变形关系是真空玻璃业内公认的需要解决的难题。本专利技术旨在改善玻璃的受力均衡性和变形均衡性，以使真空玻璃材料及其结构协同作用，降低局部应力过大或变形过大，提高真空玻璃的安全性和可靠性。改善的效果主要通过降低最大应力和最大变形两个方面评价。然而，真空玻璃的应力与变形又极为复杂，通过实体试验方法很难找到真空玻璃的这些关系。本专利技术利用模拟计算和实验相结合的方法，在大量的研究基础上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种差异性弹性模量支撑柱阵列，应用在真空玻璃的两片平板玻璃之间，其特征在于：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。

【技术特征摘要】
1.一种差异性弹性模量支撑柱阵列，应用在真空玻璃的两片平板玻璃之间，其特征在于：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。2.如权利要求1所述的差异性弹性模量支撑柱阵列，其特征在于，所述低弹性模量支撑柱的弹性模量与高弹性模量支撑柱的弹性模量之比为(0.15～0.5)：1。3.如权利要求1所述的差异性弹性模量支撑柱阵列，其特征在于，所述低弹性模量支撑柱和高弹性模量支撑柱的高度一致，相邻两周圈支撑柱的间距一致。4.一种真空玻璃，其特征在于，包括：两片平板玻璃和如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙诗兵，刘敏，李要辉，呂锋，王晋珍，田英良，崔素萍，司国栋，金晓冬，
申请(专利权)人：北京工业大学，中国建筑材料科学研究总院有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11