真空玻璃专刊(二)：真空玻璃面板、支撑柱与封边技术

真空玻璃因其优异的保温隔热性能和隔声性能，受到了广泛关注。随着真空玻璃的逐渐推广应用，其各方面的技术研究也成为建筑幕墙门窗行业及建筑节能领域关注的重点。

　　1. 真空度

　　真空玻璃的结构组成主要包括玻璃面板、支撑物和四周封边。真空玻璃的真空腔体厚度只有0.1~0.5mm，不同真空度下真空玻璃的K值见表1。

　　表1可见，为了保证真空玻璃的节能效果，真空度一般应小于0.1 Pa。

　
　2. 面板

　　
真空玻璃的玻璃面板通常采用普通玻璃、钢化玻璃和半钢化玻璃。为减少两片玻璃之间辐射传热，一般至少有一片采用低辐射玻璃。

　　
相比单片玻璃，真空玻璃面板由于承受大气压作用，其强度设计值取值应有所降低。

　　
真空玻璃的设计强度取值=综合安全系数×玻璃极限弯曲强度；综合安全系数=玻璃强度安全系数F1×持久应力作用下安全系数F2。

　　
例如：根据《玻璃幕墙工程技术规范》(JGJ 102—2003)规定，玻璃强度安全系数F1为2.5，持久应力作用下安全系数F2为1.2，综合安全系数为3.0，钢化真空玻璃弯曲强度为150 MPa时，则其强度设计值可取为50 MPa。

　　
3. 支撑柱

　　
真空玻璃支撑柱常用材料为金属和陶瓷，尺寸与布置间距会影响真空玻璃的视觉效果和热工性能。

　　
支撑柱直径大于1mm时会特别醒目，影响真空玻璃视觉效果；支撑柱太小不容易布放。相同布置间距条件下，支撑柱尺寸越小，单个支撑柱承受压应力越大。

　　
支撑柱通常采用直径为0.2～0.5mm，高度为0.1～0.5mm左右的圆柱或圆环，也可以是球状、圆台状、条状等。支撑点的间距一般控制在10～50mm之间，并且保证支撑柱的抗压强度至少需要达到1GPa。

　　 4. 封边设计

　　
真空玻璃封边技术是生产真空玻璃的关键。真空玻璃四周封边按照材料不同分为金属封边和玻璃钎焊料封边，每种封边技术有各自的优缺点。随着真空玻璃研究的深入，封边技术的发展也逐渐受到重视。

　　
4.1 玻璃钎焊料封边

　　
玻璃和玻璃钎焊料的成分相似、性质接近，可以经过一步普通的热处理完成封接，所得产品膨胀系数匹配并且封接强度高。而且玻璃钎焊料气密性好，自身放气率也低，耐老化性能好，是真空玻璃良好的封边材料。

　　
根据两片玻璃的尺寸是否相同可以分为图1所示的两种。左侧结构适合采用机器涂布玻璃钎焊料，而右侧两片玻璃大小不同的真空玻璃，更便于手工涂布玻璃钎焊料。此外，右侧结构还能更好保证封边厚度和支撑柱厚度的一致性。将涂好边的玻璃经过热处理，玻璃钎焊料会逐渐地渗透到两片玻璃之间，将两片玻璃紧密连接。

　　
但玻璃钎焊料封边亦存在明显的缺点，即封接温度高，一般在350℃到500℃之间，高温封接直接导致生产能耗大，并且钢化玻璃易退火导致钢化玻璃强度降低。

　
4.2 金属封边

　　
早在上世纪五十年代，美国提出了金属封边技术。适合与玻璃封接的金属有很多，有铟合金、可伐合金、铝合金、银膏等。

　
金属封接材料一般具有较低的熔点、良好的机械性能和优异的耐腐蚀性能。在封接过程中，熔融的金属封接材料可与玻璃充分润湿，通过两者间的元素扩散形成良好的化学结合，实现两者间的有效密封。

　　
金属封接方法可以分为两步：第一步是将金属与单片玻璃连接，第二步是再将两个单片玻璃上的金属连接。但金属的传热性较好，用金属封边会导致真空玻璃边缘热工性能降低。

　　
5. 结论

　　
为了保证真空玻璃的节能效果，真空度一般应小于0.1 Pa。

　

真空玻璃的玻璃面板通常采用普通玻璃、钢化玻璃和半钢化玻璃。且一般至少有一片是低辐射玻璃。

　　
真空玻璃的支撑柱常用材料为金属和陶瓷。支撑柱通常采用直径0.2mm～0.5mm，高度为0.1～0.5mm左右的圆柱或圆环，间距一般控制在10～50mm之间，并且保证支撑柱的抗压强度至少需要达到1 GPa。

　　
真空玻璃主要封接材料应具备低熔点、放气率低，且热膨胀系数与玻璃相近的特点，目前真空玻璃主要的封接材料为玻璃钎焊料与柔性金属。

　　
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