TW201814135A - 強化絕熱玻璃單元 - Google Patents

Abstract

本發明揭示一種絕熱玻璃單元(IGU)，該絕熱玻璃單元包括至少兩個玻璃板及增加該IGU之至少一部分之彎曲剛度的之至少一個強化元件，以及本發明揭示一種包括該IGU之玻璃門或窗。

Description

強化絕熱玻璃單元

本發明係關於一種包括玻璃板及以避免玻璃板之過度彎曲之強化元件的絕熱玻璃單元(IGU)，且更特定言之係關於一種包括藉由結構密封劑連接之至少兩個玻璃板及強化元件之絕熱玻璃單元。本發明亦係關於包括IGU之玻璃門或玻璃窗。

通常提供針對門或窗之IGU用於密封建築物中之開口。此等絕熱玻璃單元應承受風，即，其等應彎曲而不斷裂。然而，鑲嵌玻璃之偏轉或彎曲必須不超過一定臨限值。為避免玻璃之過度彎曲，已存在不同已知解決方案。 首先，增加玻璃板之厚度導致鑲嵌玻璃之加強。然而，增加玻璃板之厚度亦導致鑲嵌玻璃重量之增加，從而引起諸如在定位期間之困難或密封件中之應力增加的缺點。增加玻璃板之厚度對非支撐鑲嵌玻璃尤其係一問題。 如由專利文件CH703832B1所揭示，另一解決方案係僅加強玻璃板之邊緣。此IGU包括藉由間隔件隔開之至少兩個玻璃板。藉由在玻璃板邊緣處固定地連接至玻璃板之框架改良剛度。此常見框架可沿兩個玻璃板之外輪緣周邊延伸或定位於兩個玻璃板之間。以此方式，玻璃板連同框架一起形成具有改良剛度之IGU。 該先前技術參考之絕熱玻璃單元具有對於製造程序需要一個昂貴額外步驟之缺點。製造效率受影響，此係因為框架必須使用可硬化黏著劑固定至玻璃板，可硬化黏著劑係昂貴的且需要一些時間及車間空間以硬化。又，在特別黏著劑與IGU密封劑之間存在化學品不相容之一風險。 另外，取決於玻璃板之間之距離，框架寬度必須適用於不同IGU。因此，此解決方案缺少普遍性。

本發明之目標係彌補前述先前技術之缺點。 因此，本發明之目標係提供一種具有改良剛度之IGU，而無顯著重量增加，且因此對密封劑中之應力無顯著影響且不顯著影響此IGU之處置。 本發明之另一目標係提供包括通用強化元件之IGU，即，該強化元件之寬度不必調整至各給定IGU之玻璃板之間的距離，或者否則，具相同寬度之強化元件可加強具有不同間隔件寬度之IGU。 在本發明實施例之至少一項中，本發明之又一目標係提供一種在促進製造程序以降低成本之同時改良該單元剛度之IGU。根據本發明之IGU允許使用單個密封劑來緊固該強化元件且將該兩個玻璃板固定在一起。以此方式，避免前述先前技術之昂貴額外步驟。製造程序更快，此係因為不再使用該特別黏著劑且在此黏著劑硬化時無須等待。又，移除該黏著劑與該等IGU密封劑之間之化學品不相容的風險。 本發明之至少一項實施例之另一目標係提供在該等玻璃板之間具有一小間隙(即，低於12 mm)之強化IGU，使得該強化元件可有利地完全嵌入於該等玻璃板之間。因此，引入該強化元件之視覺衝擊係最小的。 為此，本發明係關於一種絕熱玻璃單元(IGU)，該絕熱玻璃單元包括： · 至少兩個玻璃板，其由一結構密封劑連接，及 · 至少一個強化元件，其至少部分嵌入於該等玻璃板之間且透過該結構密封劑連接至該等玻璃板，其特徵在於： 該強化元件係使得其增加該IGU之至少部分之彎曲剛度，及 藉由填充有非結構元件之空間使該強化元件與該等玻璃板之至少一者分開。

絕熱玻璃單元(IGU)意指至少兩個玻璃板之任何組合減小自鑲嵌玻璃之一側至另一側之熱交換。玻璃板彼此分開且藉由至少一密封構件緊固在一起。通常，亦將藉由至少一間隔件使玻璃板彼此分開，該間隔件通常在該等玻璃板之間圓周伸展且可用乾燥材料填充。該密封構件可為各種類型，通常係多硫化物、聚氨酯或聚矽氧。界定於玻璃片與間隔件之間之間隙通常填充有乾燥空氣或惰性氣體(諸如氬或氪)或藉由其等混合物填充以減小熱交換。本發明之該IGU較佳地係雙層或三層鑲嵌玻璃。 將在所有已知玻璃技術中選擇玻璃板，其中：浮動透明、極其透明或有色玻璃，視需要具有低發射率或太陽能控制塗層，視需要強化及/或層壓、具有動態性質之玻璃產品，所謂作用玻璃(諸如電致變色玻璃、至少部分塗色玻璃、至少部分琺瑯玻璃及其組合)。該等玻璃板可具有相同或不同尺寸。 此處，結構密封劑指代具有跨曝露於使用環境(service environment)(諸如玻璃板之重量、熱膨脹或收縮、風或類似者)之接合構件傳送動態負載或靜態負載或兩者之能力之彈性密封劑。 在本發明中，結構密封劑將玻璃板以及強化元件連接在一起。結構密封劑促成IGU (水蒸氣及絕熱氣體)之緊密性。結構密封劑沿IGU之整個周邊延伸。結構密封劑可為各種類型，通常多硫化物、聚氨酯或聚矽氧，較佳為聚矽氧。 強化元件係增加IGU之至少部分之彎曲剛度的元件。彎曲剛度在力學中已知為依據材料之楊氏(Young)模量及慣性矩而變化。利用具有高楊氏模量之材料及/或增加慣性矩將因此導致增加彎曲剛度。慣性矩係一種物理量，其特性化固體質量之幾何形狀，即固體內部物質之分佈。此外，針對矩形截面之梁(諸如矩形截面之強化元件)，已知慣性矩與截面高度及其寬度之三次方成比例。針對更複雜形狀，關係更複雜，但元件之寬度仍然是增加慣性矩之顯著因子。 在本發明中，在本文其餘內容中將互換使用剛度及彎曲剛度。 因此，由強化元件引起之效應藉由其幾何形狀、其在IGU中之位置、其本質或其組合達成。 因此，強化元件通常具有大於或等於結構密封劑之一者之楊氏模量。適於製作強化元件且具有大於或等於結構密封劑之一者之楊氏模量的材料之實例係金屬、聚合物、陶瓷或諸如碳或玻璃纖維強化聚合物之複合材料。強化元件較佳地具有大於或等於結構密封劑之一者之楊氏模量且具有接近諸如玻璃纖維強化聚合物之玻璃之熱膨脹係數的熱膨脹係數。 強化元件通常係一框架，即，具有恆定截面及成比例地大於其截面之長度之產品。截面可具有熟習此項技術者已知之任何形狀。截面尺寸盡可能大以盡可能多地增加慣性矩，但其受IGU之組態或其中其使用之應用限制。例如，強化元件之寬度受玻璃板之間之可用空間限制，其在鑲嵌玻璃內部之高度受透明區域上之可接受視覺衝擊限制。 應力集中可發生於在強化元件、結構密封劑及該元件與玻璃板之間之空間之間的接觸區附近之結構密封劑中。為避免或減小此現象，此區中之強化元件之邊緣較佳地為傾斜的或圓形的。當若干該等接觸區存在於IGU中時，在此等區附近之強化元件之不同邊緣類似地為傾斜的或圓形的。為易於製造強化元件，強化元件之其他邊緣可類似地為傾斜的或圓形的。 強化元件可係平直的、中空的、開放的(U形)、穿孔的或沿元件長度之此等結構之混合。 強化元件至少部分沿IGU之邊緣延伸。強化元件可係連續元件或由鄰接或不鄰接之若干部分製成。強化元件較佳地係沿IGU之整個周邊延伸之連續元件，當與不連續元件比較時，連續元件帶來更高慣性矩且易於安裝。 強化元件至少部分嵌入於玻璃板之間且透過結構密封劑連接至玻璃板之間。 在根據本發明之實施例中，強化元件完全嵌入於玻璃板之間。此實施例對其中玻璃狀外觀係諸如針對無框架門或窗之關鍵特徵之應用尤其有利。 在根據本發明之另一實施例中，強化元件在玻璃板之至少一者上方突出。此特定實施例允許進一步加強IGU，此係因為元件之突出部分之高度及寬度不再受玻璃板之間之可用空間限制。一實例係其中玻璃板具有不同尺寸之階狀IGU。在此情況中，強化元件在較小玻璃板上方突出且不在較大玻璃板上方突出。 在本發明中，藉由填充有非結構元件之空間使強化元件與玻璃板之至少一者分開。 非結構元件意指不具有跨曝露於使用環境(諸如玻璃板之重量、熱膨脹或收縮、風或類似者)之接合構件傳送動態負載或靜態負載或兩者之能力的元件。 在先前技術之組態中，結構黏著劑及強化元件存在於玻璃板之間之空間中。基於IGU之性質及IGU內部之應力，如由熟習此項技術者所知，結構黏著劑必須足夠大以避免當鑲嵌玻璃處於負載時，結構黏著劑斷裂。因此，此項技術之強化元件具有有限寬度且提供有限剛度改良。 在本發明中，藉由非結構元件取代結構黏著劑允許具有更大寬度之強化元件。實際上，非結構元件內之應力保持低且避免斷裂之風險。因此，可使用小寬度之非結構元件，從而允許在玻璃板之間存在更大強化元件，從而提供增加之剛度改良。 非結構元件包括空氣及/或非結構材料及/或非黏著零件。當使用不同非結構元件來填充空間時，該空間包括子空間，各子空間包括非結構元件之一者。當使用不同非結構元件且空氣為該等非結構元件之一者時，空氣定位於與鑲嵌玻璃之外部接觸之子空間中。在此等情況中，由空氣填充之子空間可具有滴水溝槽功能。滴水溝槽之功能係避免透過門或窗流出水或凝結水。在此等情況中，子空間亦可自由接收其他元件，諸如適於門或窗之水及空氣緊密度之預成型墊片。 適於當前情況中之非結構材料係例如非可硬化黏著劑，諸如聚異丁烯或丁基密封劑；發泡體；雙側發泡黏著劑。此等材料比結構密封劑顯著更可撓。非黏著零件之一實例係一Teflon®零件。非黏著零件可係IGU之永久性零件或可在IGU壽命之某些時刻被移除。不再使用先前技術之可硬化黏著劑，且在此黏著劑硬化時無須等待。非可硬化黏著劑允許更快速製造程序。 在本發明之另一特定實施例中，在強化元件之兩側上存在填充有非結構元件之空間。換言之，藉由填充有非結構元件之空間使強化元件與各側上之兩個鄰近玻璃板分開。在此實施例中，強化元件可具有兩個鄰近玻璃板之間之最大寬度，其對改良鑲嵌玻璃之剛度係有利的。 在其中IGU係三層IGU之特定情況中，至少一個強化元件可定位於任何對玻璃板之間。至少一個強化元件亦可定位於各對玻璃板之間。藉由填充有非結構元件之空間使至少一個強化元件與玻璃板之至少一者分開，該至少一個玻璃板可為三層鑲嵌玻璃之外部玻璃板或內部玻璃板之任一者。 本發明亦係關於一種包括根據本發明之IGU之玻璃門或窗。 根據本發明之IGU針對無框架玻璃門或窗尤其受關注。無框架玻璃門或窗意指藉由消除鑲套之一些或全部框架元件，門或窗之鑲套具有比標準鑲套更高透明區。在不存在此等框架元件之情況下，IGU之強化元件有利地對門或窗提供剛度。無框架玻璃門或窗較佳地包括IGU，該IGU包括完全嵌入於玻璃板之間之至少一強化元件。強化元件不在玻璃板上方突出且不改變門或窗之美觀，在此類型之應用中重要的係其中一玻璃狀外觀係關鍵。 無框架玻璃門或窗之特定實例係包括至少兩個鄰接窗框之多窗框玻璃門或窗，在鄰接窗框之間不具有豎框，且該等窗框之至少一者包括根據本發明之IGU。意指所有窗框可包括根據本發明之IGU或窗框之至少一者包括根據本發明之IGU且至少另一者包括習知IGU。根據本發明之IGU之至少一個強化元件較佳地實質上沿與另一窗框鄰接之IGU邊緣之至少一者延伸。意指至少一個強化元件沿整個邊緣或部分沿與另一窗框鄰接之邊緣延伸。在鄰接窗框之間不存在豎框之情況下，強化元件在此邊緣處之位置有利地加強多窗框玻璃門或窗。 無框架玻璃門或窗之另一特定實例係包括至少兩個鄰接IGU之橫向長窗(ribbon window)，在鄰接IGU之間不具有豎框，且該等IGU之至少一者係根據本發明之IGU。意指橫向長窗之所有IGU可係根據本發明之IGU或其等之至少一者係根據本發明之IGU及至少另一者係習知IGU。根據本發明之IGU之至少一個強化元件較佳地實質上沿與另一IGU鄰接之IGU邊緣之至少一者延伸。意指至少一個強化元件沿整個邊緣或部分沿與另一IGU鄰接之邊緣延伸。在鄰接IGU之間不存在豎框之情況下，強化元件在此邊緣處之位置有利地加強橫向長窗。 本發明亦係關於一種用於製造本發明之IGU之程序。通常根據包括以下步驟之方法製造IGU： · 清潔玻璃板 · 定位且緊固間隔件 · 組裝玻璃板及間隔件 · 噴注密封劑 視需要，該程序包括噴色惰性氣體，諸如氬或氪或藉由其等混合物。 用於製造根據本發明之IGU之程序包括引入強化元件之額外步驟且經噴注密封劑係結構密封劑。引入強化元件之步驟可發生在清潔玻璃板之後之任何時刻。引入強化元件之步驟可例如發生在組裝玻璃板之前或甚至發生在定位且緊固間隔件之後。引入強化元件之步驟可替代地發生在組裝玻璃板之前且在定位並緊固間隔件之後。引入強化元件之步驟亦可發生在組裝玻璃板之後且在噴注結構密封劑之前或甚至在噴注結構密封劑之後。當強化元件係沿IGU之整個周邊延伸之預成型連續元件時，強化元件在組裝玻璃板之前之任何時刻被引入。 參考圖1，其表示絕熱玻璃單元之一個邊緣，IGU係具有兩個玻璃板1’及1”之雙層鑲嵌玻璃。玻璃板1’及1”藉由一結構密封劑2彼此連接。兩個玻璃板1’及1”藉由一間隔件5間隔開，間隔件5藉由如任何習知IGU中之兩個密封劑6緊固至玻璃板。此處，強化元件3完全嵌入於兩個鄰近玻璃板1’與玻璃板1”之間且透過結構密封劑2連接至該等玻璃板。在強化元件3、結構密封劑2及空間4之間之接觸區附近具有傾斜邊緣7及面向第一傾斜邊緣之一第二傾斜邊緣。填充有雙側發泡黏著劑之空間4提供於強化元件3與玻璃板1”之間。 本發明之IGU之圖2的實施例包括與圖1之實施例幾乎相同之具有相同元件符號的所有技術元件。在此實施例中，空間4包括填充有雙側發泡黏著劑之子空間4’’及填充有空氣之子空間4’。 本發明之IGU之圖3的實施例亦包括與圖1之實施例幾乎相同之具有相同元件符號的技術元件。在此實施例中，填充有空氣之空間4存在於具有大寬度之強化元件3之兩側上，藉此提供顯著彎曲剛度改良。 圖4繪示圖3之實施例之另一組態，其中存在於強化元件3之兩側上之空間4更大且強化元件3更窄，藉此與圖3之組態比較提供更低彎曲剛度改良。 圖5之實施例表示具有兩個外部玻璃板1’及1’’及較短內部玻璃板1’’’之三層鑲嵌玻璃。玻璃板藉由透過密封劑6緊固至玻璃板之兩個間隔件5間隔開。各外部玻璃板1’、1’’藉由結構密封劑2連接至內部玻璃板1’’’。一大單個強化元件3定位於玻璃板1’與玻璃板1”之間且藉由結構密封劑2連接至該等玻璃板。填充有空氣之空間4提供於強化元件3與玻璃板1’’之間。 圖6之實施例表示包括與圖5之實施例幾乎相同之具有相同元件符號之所有技術元件的另一三層鑲嵌玻璃。兩個外部玻璃板1’及1’’及內部玻璃板1’’’具有相同尺寸。玻璃板藉由透過密封劑6緊固至玻璃板之兩個間隔件5間隔開。各外部玻璃板1’、1’’藉由結構密封劑2連接至內部玻璃板1’’’。定位於玻璃板1’與玻璃板1’’’之間之強化元件3’係中空的且在玻璃板1’上方突出。藉由填充有雙側發泡黏著劑之空間4而使強化元件3’與玻璃板1’分開。定位於玻璃板1’’’與玻璃板1’’之間之強化元件3係平直的且完全嵌入於玻璃板之間。藉由填充有雙側發泡黏著劑之空間4而使強化元件3與玻璃板1’’隔開。 下表給出當將此邊緣提交至一線性負載時，具有不同強化組態之三個IGU之邊緣的偏轉值。 三個IGU之各者包括具有6 mm之厚度之兩個玻璃板、具有18 mm之厚度之一間隔件及具有6 mm之一高度之結構密封劑，即來自Dow Corning之DC 3362。第一IGU係不具有強化元件之習知IGU。第二IGU對應於圖4中繪示之組態。與第一IGU比較，第二IGU包括皆沿加載邊緣之強化元件，且此強化元件具有6 mm之高度、6 mm之寬度及等效於玻璃之楊氏模量。藉由具有填充有空氣之6 mm之寬度的空間使強化元件與兩個玻璃板分開。第三IGU對應於圖3中繪示之組態。第三IGU亦包括皆沿加載邊緣之強化元件，且此強化元件具有6 mm之高度、12 mm之寬度及等效於玻璃之楊氏模量。與第二IGU比較，藉由具有填充有空氣之3 mm之寬度的空間使強化元件與兩個玻璃板分開。 針對三個IGU，加載邊緣係2 m長且線性負載係9.6 N/mm。在垂直於玻璃板平面之加載邊緣之中心處量測偏轉。 此表展示根本發明之強化IGU具有比不含強化元件之IGU更高之彎曲剛度，如藉由較低偏轉值所證實。另外，包括含更大寬度之強化元件之第三IGU提供更高剛度增加。

1’‧‧‧外部玻璃板

1’’‧‧‧外部玻璃板

1’’’‧‧‧內部玻璃板

2‧‧‧結構密封劑

3‧‧‧強化元件

3’‧‧‧強化元件

4‧‧‧空間

4’‧‧‧子空間

4’’‧‧‧子空間

5‧‧‧間隔件

6‧‧‧密封劑

7‧‧‧邊緣

鑑於附圖，在閱讀以下描述之後將更好理解本發明，其中： 圖1展示具有兩個玻璃板之本發明之IGU的第一實施例之橫截面視圖； 圖2展示具有兩個玻璃板之本發明之IGU的第二實施例之橫截面視圖； 圖3展示具有兩個玻璃板之本發明之IGU的第三實施例之橫截面視圖； 圖4展示具有兩個玻璃板之本發明之IGU的圖3之實施例之另一組態的橫截面視圖； 圖5展示具有三個玻璃板之本發明之IGU的第五實施例之橫截面視圖； 圖6展示具有三個玻璃板之本發明之IGU的第六實施例之橫截面視圖；

Claims (14)

1. 一種絕熱玻璃單元(IGU)，其包括： 至少兩個玻璃板(1’、1”)，其藉由結構密封劑(2)連接，及 至少一個強化元件(3)，其至少部分嵌入於該玻璃板(1’)與該玻璃板(1”)之間且透過該結構密封劑(2)連接至該等玻璃板， 其特徵為： 該強化元件(3)係使得其增加該IGU之至少一部分之彎曲剛度，及 藉由填充有非結構元件之空間(4)使該強化元件與該等玻璃板(1’、1”)之至少一者分開。
2. 如請求項1之絕熱玻璃單元(IGU)，其中該強化元件(3)具有大於或等於該結構密封劑(2)之一者之楊氏(Young)模量。
3. 如請求項1或2之絕熱玻璃單元(IGU)，其中在該強化元件(3)、該結構密封劑(2)及該元件與一玻璃板(1’、1”)之間之該空間(4)之間的接觸區附近之該強化元件(3)之邊緣(7)係傾斜或圓形的。
4. 如請求項1或2之絕熱玻璃單元(IGU)，其中該強化元件(3)完全嵌入於該玻璃板(1’)與該玻璃板(1”)之間。
5. 如請求項1或2之絕熱玻璃單元(IGU)，其中該強化元件(3)在該等玻璃板(1’、1”)之至少一者上方突出。
6. 如請求項1或2之絕熱玻璃單元(IGU)，其中填充該空間(4)之該非結構元件包括空氣及/或非結構材料及/或非黏著零件。
7. 如請求項6之絕熱玻璃單元(IGU)，其中填充該空間(4)之該非結構元件包括與該鑲嵌玻璃之外部接觸之子空間(4’)中的空氣。
8. 如請求項7之絕熱玻璃單元(IGU)，其中該子空間(4’)包括至少一個預成型墊片。
9. 如請求項1或2之絕熱玻璃單元(IGU)，其中填充有非結構元件之空間(4)存在於該強化元件之兩側上。
10. 如請求項1或2之絕熱玻璃單元(IGU)，其中該IGU係雙層或三層鑲嵌玻璃。
11. 一種包括至少一個如請求項1至請求項10中任一項之絕熱玻璃單元(IGU)之玻璃門或窗。
12. 如請求項11之玻璃門或窗，其中該玻璃門或窗係無框架玻璃門或窗。
13. 如請求項12之玻璃門或窗，其中該無框架玻璃門或窗係包括至少兩個鄰接窗框之多窗框玻璃門或窗，在該等鄰接窗框之間不具有豎框，且該等窗框之至少一者包括如請求項1至請求項10中任一項之該IGU。
14. 如請求項12之玻璃門或窗，其中該無框架玻璃門或窗係橫向長窗，該橫向長窗包括至少兩個鄰接IGU且在該等鄰接IGU之間不具有豎框，且該等IGU之至少一者係如請求項1至請求項10中任一項之該IGU。