1、第七章 真空玻璃 7.1 7.1 概述概述1、原理： 真空玻璃是基于保溫瓶的原理將兩片平板玻璃四周密封起來，將其間隙抽成真空并密封排氣口。 2、真空玻璃與中空玻璃的比較 真空玻璃是與中空玻璃結構完全不同的新產品。簡單地說，最基本的差別在于兩片玻璃之間的間隔內是“有氣”還是“無氣”。這一基本差別形成兩種不同工藝及技術含量的產品。 中空玻璃大多用鋁框四周封邊、間隔2塊玻璃，內含空氣或充氬氣，總厚度最薄的12（363）mm。 真空玻璃用適當分布的微粒支柱做間隔，間隙層只有0.10.2毫米，空腔內抽真空無氣體，真空度達到0.1Pa以上，總厚度最薄只有6mm左右。 真空玻璃空間殘余氣體有極少對流和傳導傳

2、熱；間隔支柱的傳導傳熱。真空玻璃傳熱主要是輻射傳熱和邊部傳導傳熱。用鍍有透明低輻射膜玻璃做的真空玻璃，像杜瓦瓶鍍銀一樣又大大降低了輻射傳熱。顯而易見，真空玻璃節能窗，具有比中空玻璃窗等目前所有玻璃材料制成的門窗更優越的隔熱、隔聲、保溫、抗風壓等性能。3、國內外真空玻璃發展現狀 1913年世界第一個平板真空玻璃專利發布?？茖W家們相繼進行了大量的探索，誕生了一批專利。20世紀80年代起，世界對真空玻璃的研發逐漸活躍起來。一個是美國克羅拉多太陽能研究所由DKBenson教授領導的真空玻璃研究組，創立了許多值得讓后人借鑒的技術理論、思路和實驗室數據，但因項目無實質性突破而下馬。 另 一 個 是 悉 尼

3、 大 學 應 用 物 理 系RECollins教授19891994年領導的研究組，進一步改進工藝，1989年試制出樣品，1993年研制出第一塊米米的實用真空玻璃，并申請了4項專利。北京大學物理系原教授唐健正也是參與者之一。 1994年年底，日本板硝子玻璃株式會社最先從悉尼大學購得真空玻璃專利使用權，1996年在京都工廠內進行工業化生產，產量10萬平方米。 1997年1月29日，板硝子正式宣告推出真空玻璃產品。 現在，日本板硝子公司的真空玻璃產品最大尺寸24001350毫米，最小尺寸350200毫米,還有一種夾絲型真空玻璃。（北京新立基的真空玻璃產品最大尺寸20001200毫米，最小600400

4、毫米。） 要實現從杜瓦瓶到真空平板玻璃的飛躍，三大難題擺在人們面前：（1）與杜瓦瓶不同，真空平板玻璃是一個小容積、大表面積而又狹窄扁平的玻璃真空腔體，但又要快速抽真空以使殘余氣體降到可以對熱傳導忽略不計的程度，并長期保持其真空度； （2） 與杜瓦瓶圓柱體容易抗壓不同，平板真空玻璃只有使用支撐物來承受10噸m2的壓力，該支撐物使真空玻璃產品滿足建筑玻璃設計標準所要求的強度和力學壽命，這就必須對支撐物的物理化學性能以及幾何形狀、幾何分布做出精心設計。 （3） 比杜瓦瓶更難的是，真空玻璃是門窗用透明材料，在抽氣口、支撐物的設計和選料上，要不影響透明和美觀。 7.2 真空玻璃的性能及應用7.2.1 7

5、.2.1 真空玻璃的性能真空玻璃的性能（1）傳熱系數小：單層平板玻璃的傳熱系數為6Wm2K，充氬氣中空玻璃的傳熱系數為3.5Wm2K，普通平板玻璃制造的真空玻璃的傳熱系數為2.6 Wm2K。國產單面低輻射膜真空玻璃的傳熱系數為1.55 Wm2K，雙面低輻射真空玻璃的傳熱系數為1.30 Wm2K。 （2）隔音性能好：真空玻璃在大部分音域的隔音性能，優于中空玻璃。雙層中空玻璃平均衰減噪音為28分貝，真空玻璃平均可使噪聲降低31分貝以上。（3）抗風壓性能好：真空玻璃抗風壓性能達到級，約是中空玻璃的1.5倍。 （4）防結露性能好：室內外溫差太大時，玻璃窗常常會結霜結露。中空玻璃在內表面結露，無法擦拭，

6、真空玻璃的空腔里無氣體，無水汽，內表面不會結露。真空玻璃與中空玻璃防結露性能比較 樣 品類 別 厚度（mm） 室外氣溫（結露溫度） 室內濕度 60室內濕度 70 室內濕度 80 真 空 玻 璃30.136.1 21 8 2 中 空 玻 璃3 36 63 31212 1 1 5 22 條件：室內溫度20、室內自然對流、戶外風速3.5m/s。真空玻璃一面為低輻射玻璃。 即室內濕度為60時，中空玻璃在室外氣溫為1時結露，而真空玻璃在室外氣溫為21時才會結露。 （5）耐久性能好：對國產真空玻璃分別經高溫、高濕、低溫及浸水、紫外線照射處理，將處理前后熱絕緣系數變化值進行對比，以衡量其耐久性。經過測試，得

7、出結論：真空玻璃保溫性能優良，耐久性好。 （6）節能：采用單、雙面低輻射膜真空玻璃及低輻射膜真空中空組合玻璃，其保溫性能大大提高，傳熱系數分別為1.66 Wm2K、1.24 Wm2K、1.37 Wm2K，能滿足嚴寒地區節能保溫的要求。7.2.2 真空玻璃的應用（1）降低噪音的場所：現代化交通系統采用了高架、立交、軌道列車等形式，在方便快捷的同時，也帶來了噪音，今后如能采用真空玻璃，就將大幅度降低噪音。 （2）冰柜、玻璃櫥窗：如冷藏展示柜的玻璃柜門既要美觀、透視，又要在高溫高濕環境下不結霜，還要節能，目前的中空玻璃產品厚度大而熱阻低，達不到這么苛求的要求。 （3）交通工具門窗：火車車廂窗玻璃、輪

8、船、汽車甚至飛機的窗玻璃，都有待改善，這表明真空玻璃有極好的應用前景。因此，真空玻璃的大規模產業化，將是玻璃深加工工業良好的發展機遇。 （4）太陽能集熱器蓋板：真空玻璃作蓋板的集熱器能達到140，比普通雙層玻璃作蓋板的高1520以上，而且真空玻璃蓋板的內外表面溫差可達30以上，普通雙層玻璃一般只有510左右，這無疑大大提高了太陽能集熱器的效率。（5）建筑物門窗：上海等大城市的新上市商品房樓盤，有的已開始使用中空玻璃窗戶，將中空玻璃作為新的賣點之一。可以預計，隨著真空玻璃的發展，將真空玻璃作為建筑物門窗為時不遠。 把真空玻璃與目前日趨成熟的鍍膜玻璃、夾層玻璃、貼膜玻璃、中空玻璃等玻璃深加工產品結

9、合，或與不同厚度玻璃、不同性能鍍膜玻璃組合成各種系列、多元化的“超級玻璃”，將生產出各種具有更高物理性能的玻璃新產品，以適應更廣泛的應用新要求。 7.3 真空玻璃生產技術7.3.1 7.3.1 工藝流程工藝流程 原片磨邊、鉆孔 清洗 烘干 放支柱 邊部涂漿 加熱封邊 抽真空 封口 冷卻檢驗 入庫 1、支柱（1）作用：由于保溫瓶是圓形，本身能承受大氣壓力的不平衡作用力，而平板玻璃在受到大氣壓力作用時會使兩片平行的相鄰玻璃板向內靠攏，影響真空層。為了保證在外界大氣壓力下真空層的存在，在兩片玻璃板之間要放置支柱。 （2）材料及形狀：不銹鋼、碳化鎢鋼、鉻鋼、鋁合金、鎳、鉬、鉭、陶瓷、玻璃等。形狀多為圓

10、柱狀，或方狀、橢圓形、線狀、格子狀。 （3）大小及排列：支柱的設計是制造真空玻璃的關鍵因素，它與玻璃板的接觸面積過大時會增加導熱率，同時影響玻璃的透明度，因此要盡量減少單個支柱的體積以及支柱總數量。但是它與玻璃板的接觸面積過小時會在接觸部位形成集中載荷，造成支柱上方玻璃板外表面的拉應力增大，容易造成玻璃板破裂。 支柱的大小和排列設計應滿足以下條件：a. 支柱附近外部的拉應力小于4MPa，b. 支柱附近的玻璃不產生錐形裂紋，c. 支柱的傳熱系數低于0.3 Wm2K，d. 希望肉眼看不見支柱，或支柱對玻璃透過率和外觀影響小。 直徑0.35mm，高度與直徑相等，間距23mm的玻璃支柱容易制作，也符合

11、以上設計要求。 2、封邊與封口 材料要求：a. 本身具有低放氣性能；b. 對各種氣體均有低滲透性；c. 具有低熔性。 抽氣口設計必須精巧細小，不影響平板玻璃的美觀。 3、真空玻璃的工作壓強 在特定空間內形成一定的氣體稀薄狀態可以有效地降低直至斷絕氣體的對流和傳導傳熱，形成所謂“真空隔熱”。因此，氣體的稀薄程度（真空度）是影響真空隔熱效果的決定性因素。 當真空玻璃內的壓力為7102 Pa和7103Pa時，氣體的熱傳導分別為大氣壓下的1和1，由此確定真空玻璃內的壓力不能高于5102 Pa。 為保證真空玻璃在長期使用中始終保持良好的真空隔熱性能，Collins等認為， 應保證P2 101 Pa P1 350的高溫抽真空，無法滿足真空度0.1 Pa的要求。即使玻璃表面只殘留一個水分子層，腔內的壓力也將高達530Pa。） 7.3.2 真空玻璃生產設備 真空玻璃生產設備尚無定型設備，主要應包括以下設備：1、洗滌干燥機2、封