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CN113348075A - 具有低cte中心窗格的隔热玻璃单元 - Google Patents

具有低cte中心窗格的隔热玻璃单元 Download PDF

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CN113348075A
CN113348075A CN201980090416.8A CN201980090416A CN113348075A CN 113348075 A CN113348075 A CN 113348075A CN 201980090416 A CN201980090416 A CN 201980090416A CN 113348075 A CN113348075 A CN 113348075A
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CN
China
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pane
glass
cte
less
glass sheet
Prior art date
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Application number
CN201980090416.8A
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English (en)
Inventor
M·A·麦克唐纳德
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Corning Inc
Original Assignee
Corning Inc
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Publication date
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Abstract

隔热玻璃单元包含：第一窗格，第二窗格，和第一与第二窗格之间的第三窗格，以及第一窗格与第三窗格之间的第一密封间隙空间和第二窗格与第三窗格之间的第二密封间隙空间。第三窗格包括第一玻璃片，其在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10‑7/℃的热膨胀系数(CTE)。

Description

具有低CTE中心窗格的隔热玻璃单元
相关申请的交叉参考
本申请根据35 U.S.C.§119，要求2018年11月30日提交的美国临时申请第62/773,287号、第62/773,378号以及第62/773,382号的优先权，它们全文分别通过引用结合入本文。
技术领域
本文的公开内容总体上涉及隔热玻璃单元(IGU)，其包括两个或更多个玻璃窗格，它的至少一个窗格或者至少一个窗格的玻璃片组件具有例如小于约70x10-7/℃的低的热膨胀系数(CTE)。低CTE中心窗格还实现了更薄的中心窗格，例如厚度小于0.9mm。本公开内容总体上还涉及隔热玻璃单元(IGU)，其包括包含两块低CTE玻璃片的层叠中心窗格。本公开内容总体上还涉及此类IGU(包括具有一个或多个薄的中心窗格的那些，至少一个中心窗格包括涂覆在其至少一个表面上的低发射系数(“低E”)涂层)的制造方法。
背景技术
隔热玻璃单元(IGU)可用于宽范围的各种应用中的组件，包括：建筑、汽车、显示器和电器组件。IGU可用作建筑或汽车中的多窗格窗户，从而提供对于外部环境温度的隔热性。IGU通常包括在它们的周界边缘通过密封剂进行密封的两个或更多个玻璃窗格。窗格是间隔开的，并且一旦密封，每个窗格之间的空间可以填充惰性气体(例如，氩气或氪气)或者惰性气体混合物。由此，可以改善IGU的隔热或热性能。但是，通常来说，通过在窗格的一个或多个表面上增加一层或多层低发射系数(“低E”)涂层来实现密封隔热玻璃层的全部益处。低E涂层通过辐射或者辐射吸收起到了降低从窗格到窗格的热能转移的功能。
除了热和隔热性能之外，IGU通常符合其他设计限制，包括例如：重量、厚度、透光率、机械强度和/或制造成本。
三窗格IGU(例如，具有两个空气腔体的三个玻璃窗格)相比于双窗格IGU(例如，具有一个空气腔体的两个玻璃窗格)展现出改进的热和隔热性能，这表现为太阳能热增益系数(SHGC)和/或隔热U值改善了约20-30％或更多。但是，三窗格IGU会展现出不合乎希望的重量、厚度和/或制造成本。此外，与额外窗格相关的额外的重量、厚度和/或制造成本会对IGU造成负面影响，从而对于某些应用而言使其不符合设计要求。
之前已经提出了降低中心窗格厚度。但是，由于中心窗格在两侧都是隔热的，它会到达的温度要高得多，因此比朝内窗格和朝外窗格高得多的应力水平，从而通常要求中心窗格的玻璃经过热强化从而将其机械强度改善至足以抵抗由于热梯度所产生的应力。为了通过对钠钙硅酸盐窗户玻璃进行热强化建立起足够的强化，通常需要至少1.5-2mm的片厚，这阻碍了使用非常薄(例如，小于1mm)的玻璃以及此类非常薄的玻璃所具有的优势。
如上文所述，虽然出于减重考虑希望薄的中心窗格，但是热回火工艺对于在薄片上提供足够的强度来抵抗IGU的中心窗格中产生的热应力遭遇困难。此外，会难以进行/实现对非常薄的玻璃片进行切割和安装作为IGE的中心窗格或层所必需的装卸和操控。克服这些困难的一种方法是采用已经经过化学强化的非常薄的玻璃片。化学强化可以减轻装卸要求并且允许片材经受住作为中心窗格所产生的热应力。但是，在中心窗格需要一侧或两侧具有低E涂层的窗户设计中，此类经过化学强化的薄片玻璃的可制作性是一个潜在的问题。例如，低E涂层在大的片材上表面最有效，但是低E涂覆的片材无法进行化学强化。此外，如果对大的片材采用化学强化，稍后将其切割成窗户尺寸的话，那么这虽然是可行的，但是这通常是可能存在破裂损耗的敏感且困难的过程。对于大规模制造而言，此类结果是不利的。除此之外，由于切割过程，会使得片材边缘处失去大部分或者全部的化学强化的强度。因此，可能无法实现强化的处理好处，并且所得到的制造经济性可能不是特别有利。或者，首先切割成尺寸然后强化，则作为制造工艺而言，涂覆在经济上也是缺乏吸引力的，因为需要定制化的单独片涂覆和强化。此外，降低中心窗格的厚度倾向于降低IGU的声学性能(噪声衰减)。因此，会难以进行和实现对非常薄的玻璃片进行切割和安装作为具有所需设计和性能特性的IGE的中心窗格或层所必需的装卸和操控。
发明内容
本公开内容涉及隔热玻璃单元，其包含：第一窗格，第二窗格，和第一与第二窗格之间的第三窗格，以及第一窗格与第三窗格之间的第一密封间隙空间和第二窗格与第三窗格之间的第二密封间隙空间。第三窗格包括第一玻璃片，其在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。第三窗格可以包括通过聚合物中间层层叠在一起的第一和第二玻璃片，并且第一和第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上展现出小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
根据本公开内容的另一个实施方式，隔热玻璃单元(“IGU”)描述为包括隔热玻璃单元(1101)，其还包括第一窗格，第二窗格，布置在第一与第二窗格之间的第三窗格和第四窗格。第一密封间隙空间限定在第一窗格与第三窗格之间。第二密封间隙空间限定在第三窗格与第四窗格之间，以及第三密封间隙空间限定在第二窗格与第四窗格之间。第三窗格包括第一玻璃片，其在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。第三窗格可以包括通过聚合物中间层层叠在一起的第一和第二玻璃片，并且第一和第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。第四窗格可以类似地包括通过聚合物中间层层叠在一起的第一和第二玻璃片，第一和第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
根据本公开内容的另一个实施方式，隔热玻璃单元的制造方法包括：从较大的玻璃片切割具有选定尺寸的第三窗格，所述较大的玻璃片在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)；然后将第三窗格与第一和第二窗格装配，或者将第三窗格与第一、第二、第三和第四窗格装配，从而形成第三窗格位于第一与第二窗格之间的隔热玻璃单元，在第三窗格的一侧上限定了第一密封间隙空间，并且在第三窗格的另一侧上限定了第二密封间隙空间。
在以下的详细描述中给出了本公开的其他特征和优点，其中的部分特征和优点对本领域的技术人员而言，根据所作描述就容易看出，或者通过实施包括以下详细描述、权利要求书以及附图在内的本文所述的方法而被认识。
应理解，前面的一般性描述和以下的详细描述都表示本文的各种实施方式，用来提供对于权利要求的性质和特性的总体理解或框架性理解。包括的附图提供了对本文的进一步的理解，附图被结合在本说明书中并构成说明书的一部分。附图以图示形式说明了本公开的各种实施方式，并与说明书一起用来解释本公开的原理和操作。
附图说明
当结合附图阅读时，可以更进一步理解以下详细描述，其中：
图1是根据本公开内容实施方式的三窗格IGU的横截面图；
图2是根据本公开内容实施方式的三窗格IGU的横截面图；
图3是根据本公开内容实施方式的四窗格IGU的横截面图；
图4所示是根据本公开内容实施方式的IGU的制作方法；
图5显示在+60℃时三层IGU中的EAGLE
Figure BDA0003179567380000041
玻璃的中心层上的最大主应力；
图6显示在-40℃时三层IGU中的EAGLE
Figure BDA0003179567380000042
玻璃的中心层的偏折；
图7是对于在具有典型辊间距的辊床传输器上进行加工的玻璃片，玻璃片的前缘的偏折(弯垂)与厚度的函数关系图；
图8是在其边缘处于具有厚度上的热梯度的限制的玻璃片的偏折和应力与片厚度的函数关系图。
具体实施方式
现将参照图1-8讨论本公开内容的各种实施方式，其显示了IGU的示例性实施方式以及它们的组件、特征或性质。以下一般性描述旨在提供对于所要求保护的装置的总览，并且本公开内容全文将参照所示的非限制性实施方式更具体地讨论各个方面，在本公开内容中，这些实施方式是可相互交换的。
本文公开了包含第一窗格、第二窗格和布置在第一与第二窗格之间的第三窗格的隔热玻璃单元(IGU)。在图1的横截面中显示IGU 1000的一个实施方式。在图2和3的横截面中显示其他实施方式。在一些实施方式中，第三窗格包括玻璃层叠体，其包含具有中间聚合物膜的两块玻璃片。构成中心窗格的这一块或多块玻璃片在0至约300℃的温度范围上可以具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
如图1所示是IGU 1000的一个实施方式，IGU包含三个窗格110、120和130。第一(外)窗格110可以放置成使其外表面112面朝外部周围环境。第二(内)窗格120可以放置成使其外表面122面朝内部，例如建筑、汽车或电器内侧。第三(中心)窗格130可以布置在窗格110、120之间并与它们间隔开。第三窗格130可以基本平行于第一和第二窗格110、120布置。窗格110、120、130可以全部都是光学透明的，或者其中的一层或多层，或其一个或多个部分或部件可以是半透明、不透明或者半不透明的。第三窗格130包括至少一块玻璃片，其在0至约300℃的温度范围上的CTE小于约70x10-7/℃，或者小于约50x10-7/℃，或者小于约35x10-7/℃。在一些实施方式中，例如如图2所示的IGU 1100，第三窗格130包括玻璃层叠体，其包含：第一和第二玻璃片131、132以及中间聚合物膜或中间层133。
根据各种实施方式，第一和第二窗格110、120可以比第三窗格130厚。在一些实施方式中，第一窗格110比第三窗格130厚。在其他实施方式中，第二窗格120比第三窗格130厚。在一些实施方式中，窗格110、120的厚度范围可以是：约2mm至约16mm，或者约2mm至约10mm，例如：约3mm至约8mm，或者约4mm至约7mm，或者约5mm至约6mm，包括其间的所有范围和子范围。在非限制性实施方式中，第一和第二窗格110、120可以包括：钠钙硅酸盐玻璃，但是可以使用其他玻璃类型，这没有限制，例如：铝硅酸盐和碱性铝硅酸盐玻璃，或者其他类似玻璃。在各种实施方式中，第一和/或第二窗格110、120的热膨胀系数(CTE)可以大于约70x10-7/℃，例如：大于约75x10-7/℃，或者大于约80x10-7/℃，或者大于约85x10-7/℃，或者大于约90x10-7/℃，或者大于约95x10-7/℃，或者大于约10x10-6/℃，包括其间的所有范围和子范围，例如：约70x10-7/℃至约15x10-6/℃。
根据各种实施方式中，可以通过例如热回火、化学强化或者其他类似工艺对第一和第二窗格110、120中的一个或两个进行强化从而改善这些层中的一层或两层的机械强度。在一些实施方式中，可以通过浮法或者熔合拉制制作工艺来生产第一和第二窗格110、120。
在本公开内容的某些实施方式中，第一窗格110的内表面114可以部分或者完全部分了至少一层第一涂层117(例如如图1所示)，例如用于改善热性能的低发射系数涂层。低发射系数涂层是本领域已知的，并且可以包括但不限于：喷溅涂覆和热解涂层，例如：一种或多种金属和/或金属氧化物，例如银、钛和氟掺杂的氧化锡等。作为替代或补充，第三窗格130的主表面134(例如，对应于第一片材131，在层叠版本中面朝间隙125的表面)、137(例如，对应于第二片材132，在层叠版本中面朝间隙115的表面)中的至少一个可以部分或完全涂覆了至少诸如低发射系数涂层136之类的涂层。作为替代或补充，第二窗格120的内表面124可以部分或完全涂覆了至少一层涂层，例如如图2所示的低发射系数涂层116。取决于所需的IGU性质和/或终端用途，涂层可以是相同或不同的。也可以使用涂层的组合。在各种实施方式中，涂层中的一种或多种可以是光学透明的。
在非限制性实施方式中，第三窗格130可以比第一和第二窗格110、120薄。在一些实施方式中，第三窗格130可以具有小于约2mm的总厚度，例如：约0.8mm至小于约2mm，或者约0.9mm至小于约1.8mm，或者约1mm至小于约1.7mm，或者约1.1mm至小于约1.6mm，或者甚至是小于约1.6mm或者甚至是小于约1.5、约1.4、约1.2或者约0.9mm，包括其间的所有范围和子范围。根据其他方面，第三窗格130的厚度大于约0.4mm，或者大于约0.5mm。
在非限制性实施方式中，第三窗格130可以包括硼硅酸盐玻璃。在另一个非限制性实施方式中，第三窗格130可以包括硼铝硅酸盐玻璃，例如：碱土硼铝硅酸盐玻璃或者不含碱性硼铝硅酸盐玻璃，或者其他类似玻璃类型。示例性的商业玻璃产品包括但不限于：康宁EAGLE
Figure BDA0003179567380000061
和
Figure BDA0003179567380000062
玻璃。在一些实施方式中，可以通过浮法或者熔合拉制制作工艺来生产第三窗格130。
根据各种实施方式，相比于第一窗格110和/或第二窗格120的CTE，第三窗格130可以具有较低的CTE。如本文所用，CTE指的是鉴定的玻璃组合物或者包含其的玻璃片或窗格在0至约300℃温度范围上测得的热膨胀系数。在某些实施方式中，第三窗格的CTE(CTE3)可以小于约70x10-7/℃，例如：小于约60x10-7/℃，或者小于约50x10-7/℃，或者小于约45x10-7/℃，或者小于约40x10-7/℃，或者小于约35x10-7/℃，或者小于约30x10-7/℃,，或者甚至小于约25x10-7/℃，包括其间的所有范围和子范围，例如约10x10-7/℃至约70x10-7/℃。在其他实施方式中，第一窗格的CTE(CTE1)和/或第二窗格的CTE(CTE2)可以大于第三窗格的CTE(CTE3)，例如：CTE1>CTE3和/或CTE2>CTE3，或者CTE1≥2*CTE3和/或CTE2≥2*CTE3，或者CTE1≥2.5*CTE3和/或CTE2≥2.5*CTE3，或者CTE1≥3*CTE3和/或CTE2≥3*CTE3。
如所述的那样，第三窗格130的一个或两个主表面可以部分或者完全涂覆了至少一层涂层，例如上文关于涂层116、117、136所述的低发射系数涂层。作为替代或补充，可以通过墨和/或表面特征(例如，装饰性墨、光散射墨和/或光散射表面特征)对第三窗格130的一个或两个主表面进行部分或完全图案化。还可以通过例如激光图案化在第三窗格130中提供位于玻璃基质内处于表面下方的本体散射特征。也可以通过激光图案化产生表面散射特征。如果在第三窗格130的两个主表面上都提供了涂层和/或图案的话，则取决于IGU所需的性质和/或终端用途，这些涂层和/或图案可以是相同或不同的。也可以使用涂层组合以及表面图案组合。在其他实施方式中，第三窗格130可以包括至少一层涂层，以及墨、表面特征和/或本体特征中的至少一种。当然，可以类似地为第一和第二窗格110、120提供此类涂层、图案和/或特征。
再次参见图1，第三窗格130和外窗格110可以间隔开并且可以限定了其间的第一间隙空间115，以及第三窗格130和第二窗格120可以间隔开并且可以限定了其间的第二间隙空间125。这两个间隙空间115、125都可以通过密封剂装配件118进行气密密封，所述密封剂装配件118可以是单体式的或者是两个部件，并且如果是两个部件的话，可以使用相同或不同的部件。可以由基于聚合物的密封剂或者其他密封材料(例如，硅酮橡胶)来形成示例性密封剂装配件。间隙空间115、125可以填充惰性气体。合适的惰性玻璃包括但不限于：氩气、氪气、氙气及其组合。也可以使用惰性气体的混合物或者一种或多种惰性气体与空气的混合物。示例性的非限制性惰性气体混合物包括：比例为90/10或者95/5的氩气/空气，95/5氪气/空气，或者22/66/12氩气/氪气/空气混合物。取决于IGU所需的热性能和/或终端用途，也可以使用其他比例的惰性气体或者其他比例的惰性气体与空气。根据各种实施方式，用于填充间隙空间115、125的气体可以是相同或不同的。
第一间隙空间115和第二间隙空间125中的气体压力可以是相同或不同的。气体压力差异可以是由于例如这两个空间中的平均气体温度的差异，例如取决于相对环境或内部温度，第一间隙空间115中的气体可以比第二间隙空间125中的气体更暖，或者反之亦可。这两个间隙空间115、125之间的压力差异会足以使得第三窗格130弯曲或呈弓形(取决于这层的厚度)。为了防止呈弓形，在一些实施方式中，可以在第三窗格130中提供至少一个通道或开孔从而允许间隙空间115中的气体与间隙空间125中的气体接触。可以通过例如在第三窗格130中钻出一个或多个孔口或孔，或者提供通过密封剂装配件118、128的泄压路径或通道来提供开孔。
现参见图3，显示了替代性IGU 1101，其包括四个窗格110、120、130、140。所示的实施方式类似于图1和2，不同之处在于IGU 1101包括额外的第四(中心)窗格140。中心窗格130、140布置在第一与第二窗格110、120之间。
在非限制性实施方式中，第四窗格140可以比第一和第二窗格110、120薄。在一些实施方式中，第四窗格140可以比第一和第二窗格110、120薄。
在一些实施方式中，第四窗格140可以具有小于约2mm的总厚度，例如：约0.8mm至小于约2mm，或者约0.9mm至小于约1.8mm，或者约1mm至小于约1.7mm，或者约1.1mm至小于约1.6mm，或者甚至是小于约1.6mm或者甚至是小于约1.5、约1.4、约1.2或者约0.9mm，包括其间的所有范围和子范围。根据其他方面，第四窗格140的厚度大于约0.4mm，或者大于约0.5mm。在一些实施方式中，第四窗格140可以是玻璃层叠体，其包括第一和第二玻璃片141、142以及中间聚合物膜或中间层143。第四窗格140的厚度可以与第三窗格130的厚度相同或者不同。
在非限制性实施方式中，第四窗格140可以包括硼铝硅酸盐玻璃，例如：碱土硼铝硅酸盐玻璃或者不含碱性硼铝硅酸盐玻璃，或者其他类似玻璃类型。示例性的商业玻璃产品包括但不限于：康宁EAGLE
Figure BDA0003179567380000081
和
Figure BDA0003179567380000082
玻璃。根据各种实施方式，可以通过例如热回火、化学强化或者其他类似工艺对第四窗格140进行强化以改善这层的机械强度。在一些实施方式中，可以通过浮法或者熔合拉制制作工艺来生产第四窗格140。第四窗格140的组成可以与第三窗格130的组成相同或者不同。类似地，第四窗格140的机械性质(例如强化程度)可以与第三窗格130的机械性质相同或不同。
根据各种实施方式，相比于第一和/或第二窗格110、120的CTE，第四窗格140可以具有较低的CTE。在某些实施方式中，第四窗格的CTE(CTE4)可以小于约70x10-7/℃，例如：小于约60x10-7/℃，或者小于约50x10-7/℃，或者小于约45x10-7/℃，或者小于约40x10-7/℃，或者小于约35x10-7/℃，或者小于约30x10-7/℃,，或者小于约25x10-7/℃，包括其间的所有范围和子范围，例如约10x10-7/℃至约70x10-7/℃。在其他实施方式中，第一窗格的CTE(CTE1)和/或第二窗格的CTE(CTE2)可以大于第四窗格的CTE(CTE4)，例如：CTE1>CTE4和/或CTE2>CTE4，或者CTE1≥2*CTE4和/或CTE2≥2*CTE4，或者CTE1≥2.5*CTE4和/或CTE2≥2.5*CTE4，或者CTE1≥3*CTE4和/或CTE2≥3*CTE4。CTE3和CTE4可以是相同或不同的。根据非限制性实施方式，CTE3可以基本等于CTE4。
虽然图3中未示出，但是第三窗格130的一个或两个主表面134、137和/或第四窗格140的一个或多个主表面(144、147)可以部分或完全涂覆了至少一层涂层，例如涂层146，其可以是第四窗格140的主表面144上所示的低发射系数涂层。作为替代或补充，可以通过墨和/或表面特征(例如，装饰性墨、光散射墨和/或光散射表面特征)对第三窗格130和/或第四窗格140的一个或两个主表面进行部分或完全图案化。还可以通过例如激光图案化在第三和/或第四窗格130、140中提供位于玻璃基质内处于表面下方的本体散射特征。也可以使用激光图案化产生表面散射特征。取决于IGU所需性质和/或终端用途，第三和/或第四窗格130、140的一个或两个主表面上的涂层和/或表面图案可以是相同或不同的。也可以使用涂层组合以及表面图案组合。在其他实施方式中，第三和/或第四窗格130、140可以包括至少一层涂层，以及墨、表面特征和/或本体特征中的至少一种。
第三窗格130与第一窗格110(例如，外窗格)可以间隔开并且可以限定了其间的第一间隙空间115，第三窗格130与第四窗格140可以间隔开并且可以限定了其间的第二间隙空间125，以及第四窗格140与第二窗格120(例如，内窗格)可以间隔开并且可以限定了其间的第三间隙空间135。可以通过密封剂装配件118、128、138对间隙空间115、125、135进行气密密封，所述密封剂装配件可以是一个结构或者是多片，每个相同或者至少一个与其他不同。上文公开了示例性密封剂装配件，以及关于图1的上文公开了用于填充间隙空间的示例性惰性气体和惰性气体混合物。根据各种实施方式，用于填充间隙空间115、125、135的气体可以是相同或不同的。
参见图1-3，间隙空间115、125、135的厚度会取决于IGU构造变化并且范围可以是例如约6mm至约18mm，例如：约7mm至约16mm，或者约8mm至约14mm，或者约10mm至约12mm，包括其间的所有范围和子范围。间隙空间115、125(图2)或者间隙空间115、125、135(图3)的厚度可以是相同或者不同的。IGU 1000或1100的总厚度可以是约40mm或更小，例如：约36mm或更小，或者约32mm或更小，或者约30mm或更小，或者约28mm或更小，或者约26mm或更小，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，当间隙空间厚度范围是约14mm至约16mm以及IGU 1000或1100的总厚度范围是约36mm至约40mm时，可以获得低U值(表明具有改善的隔热性)。IGU 1101的总厚度可以是约60mm或更小，例如：约56mm或更小，或者约54mm或更小，或者约50mm或更小，或者约40mm或更小，或者约30mm或更小，或者约26mm或更小，包括其间的所有范围和子范围。在一些实施方式中，当间隙空间厚度范围是约16mm至约18mm以及IGU1101的总厚度范围是约54mm至约60mm时，可以获得低U值(表明具有改善的隔热性)。
应注意的是，虽然图1和2的第一和第二窗格110、120显示为单块玻璃片，但是本文所附的权利要求不应受此限制，因为窗格可以包括玻璃层叠体结构，例如如图3所示的窗格110、120。合适的玻璃-聚合物层叠体结构可以包括层叠到聚合物膜的单块玻璃片，或者如所示，具有中间聚合物膜的两块玻璃片，以及类似情况。在一些实施方式中，层叠体可以包括两个或更多个窗格，例如三个或更多个窗格，窗格选自：碱土硼铝硅酸盐玻璃、不含碱性硼铝硅酸盐玻璃以及钠钙硅酸盐玻璃。
根据本公开内容的其他方面，第一窗格110包括第一玻璃片与第二玻璃片之间的第一聚合物中间层，其中，第一聚合物中间层与第一玻璃片和第二玻璃片粘合。在一些实施方式中，第一聚合物中间层包括具有第一弹性模量的第一聚合物以及具有第二弹性模量的第二聚合物，以及其中，第一弹性模量超过第二弹性模量大了至少约20倍或更多。类似地，根据其他方面，第二窗格120包括第三玻璃片和第四玻璃片以及第三玻璃片与第四玻璃片之间的第二聚合物中间层，其中，第二聚合物中间层与第三玻璃片和第四玻璃片粘合。在一些实施方式中，第二聚合物中间层包括所述第一聚合物和所述第二聚合物。同样类似地，根据其他额外方面，第三窗格130还包括第五玻璃片131和第六玻璃片132以及第五玻璃片131与第六玻璃片132之间的第三聚合物中间层133，第三聚合物中间层133与第五玻璃片131和第六玻璃片132粘合。在一些实施方式中，第三聚合物中间层133包括所述第一聚合物和所述第二聚合物。具有所述第一和第二聚合物的聚合物中间层帮助降低了声学穿透。
本文公开的IGU可以用于各种应用，并且构造成产品包括如下非限制性例子：大楼和其他建筑应用中的窗户、门和天窗，作为汽车和其他交通工具应用中的窗户，作为电器中的窗口或者显示面板，以及电子装置中的显示面板等。根据各种实施方式，一个或多个LED可以光学耦合到IGU的至少一个边缘从而提供IGU的一个或多个区域上的照明。边缘发光可以提供例如模拟日光的照明，这对于各种建筑和汽车应用(例如，天窗和遮阳天窗)会是有用的。如上文所述，可以为IGU中的一个或多个窗格提供本体或表面光散射特征，这可以促进IGU的光穿透的均匀性。在一些实施方式中，相比于在激光图案化过程中常常发生开裂或建立起其他缺陷的较高CTE玻璃，低CTE玻璃会更容易通过激光加工产生此类光散射特征。
在各种非限制性实施方式中，采用薄的低CTE层叠玻璃用于中心窗格(多个中心窗格，例如第三和/或第四窗格)可以相比于常规IGU提供数种优势。例如，低CTE中心窗格可以改善对于由于IGU上的温度梯度所导致的热应力和/或破裂的抗性，而不需要化学或热强化。因此，通过消除否则的话会用于对包含具有较高CTE的常规玻璃的中心窗格进行强化的热回火或化学强化步骤，可以降低制造成本。
此外，使用层叠的中心窗格而不是单片玻璃作为中心窗格可以简化薄的中心窗格的物理装卸要求以及制造装卸要求。因此，在本公开内容的一些实施方式中，中心窗格可以包括薄至约0.4至约0.7mm的片材，从而层叠窗格作为整体仍然明显薄于甚至是最薄的常规中心窗格。使用具有聚合物中间层(特别是任选的声学PVB聚合物层)的层叠中心窗格，这改善了消音，这可以帮助抵消由于减小了中心窗格的质量所产生的声衰减的降低。
采用低CTE玻璃还实现了以经济的方式在一个表面或两个表面上提供低E涂层的较薄的窗格。在没有低CTE玻璃的情况下，会需要强化才能在中心窗格位置幸存下来，并且在<0.9mm的强化是困难的或者对于常规技术而言是不可行的。此外，从经济上来说，化学强化是不现实的，因为其与之后切割成一定尺寸的预先涂覆了低E的大型片材是不相容的，所以使用低CTE玻璃使得能够通过本文所述和所要求保护的本文技术实现了薄的低E涂覆片材和包含它们的窗格。
参见图4，在本公开内容的一些方面中，提供了IGU 1000、1100、1101的制造方法(图4所示为方法1102)。方法1102包括从较大的玻璃片150切割出选定尺寸的玻璃片130，例如如虚线所示。较大的玻璃片150在其第一主表面154上以及任选的第二主表面158上具有低发射系数涂层156。较大的玻璃片150在0至约300℃的温度范围上可以具有小于约70x10-7/℃的CTE。较大的玻璃片可以具有如下厚度：小于约2mm，或者甚至小于约1.5，或者小于约1.4，或者小于约1.2，或者小于约0.9mm。根据其他方面，第三窗格130的厚度大于约0.4mm，或者大于约0.5mm。方法还包括：将玻璃片130作为第三窗格130或者作为第三窗格130的组件与第一窗格110和第二窗格120装配到一起(例如，IGU 1000或1100)或者与第一窗格110、第二窗格120和第四窗格140装配到一起(例如，IGU 1101)。第三窗格130装配成位于第一窗格110与第二窗格120之间，使得第一密封间隙空间115位于第三窗格130的一侧上以及第二密封间隙空间125位于第三窗格130的另一侧上。较大的玻璃片150在0至约300℃的温度范围上甚至可以合乎希望地具有更低的热膨胀系数(CTE)，小于约50x10-7/℃或者小于约35x10-7/℃。较大的玻璃片150还可以具有小于约0.8mm或者小于约0.6mm的厚度。在其他方面中，较大的玻璃片150可以合乎希望地具有大于约0.4mm或者大于约0.5mm的厚度。
根据另一个实施方式，如图4所示的具有薄的层叠中心窗格的IGU的生产方法。所示的IGU(隔热玻璃单元)的制造方法1102包括从层叠片材150切割成选定尺寸的第三窗格130，如附图中的虚线所示。层叠片材150包括通过聚合物中间层153层叠到一起的第一和第二玻璃片151、152，第一和第二玻璃片具有0至约300℃的温度范围上小于约70x10-7/℃的CTE以及小于约0.9mm的厚度。方法还包括：将第三窗格130与第一和第二窗格110、120装配到一起，或者与第一、第二和第四窗格110、120、140装配到一起，从而形成第三窗格位于第一与第二窗格之间的隔热玻璃单元1100、1101，在第三窗格的一侧上具有第一密封间隙空间115以及在第三窗格的另一侧上具有第二密封间隙空间125。层叠片材的厚度作为整体而言可以大于约0.8mm，从而实现单个片材131、132具有约0.4mm或更大的厚度，从而便于层叠过程中的装卸。层叠片材150可以具有至少大于约1.3乘以约1.3m的长度和宽度尺寸，希望大于约2乘以约2m。在另一个任选的实施方式变化形式中，层叠片材的主表面154、158中的至少一个可以涂覆了至少一层涂层156，例如低发射系数涂层。
由于可以避免中心窗格的热回火，可以改善IGU的光学性能，例如这是由于不含有由于此类处理步骤所导致的翘曲或双折射。不存在热回火步骤还可以实现更薄的中心窗格，导致IGU整体厚度和/或重量的减小。降低IGU重量可以导致制造、运输、安装、维护和/或运行过程中的成本节约。降低IGU厚度可以扩散IGU的应用范围，否则的话可能受限于常规设计限制。
较薄的低CTE中心层还可以实现窗格之间更宽的密封间隙空间。密封间隙空间中的较大体积的隔热气体可以改善IGU的能效。由于间隙空间内的气体压缩，具有窄的密封间隙空间的IGU具有增加的呈弓形的风险，这会导致外窗格与中心窗格之间的接触。此类接触在美学上而言是不合乎希望的，并且还允许了窗格之间的直接热传导，这对于能量角度而言是不可接受的。使用较薄的低CTE中心窗格可以提供更宽的间隙并且因此降低了弓形和/或窗格之间的接触的潜在风险。
导致IGU中的玻璃破裂的热应力可能是由于例如IGU的一个区域相对于IGU的另一个区域的快速温度变化所导致的。例如，外部(环境)温度相对于内部温度的快速提升(或者反之亦然)会在IGU的一个或多个区域上产生热应力。例如，在寒冷的早晨，照射到窗户上的日光会使得IGU暴露于日光的区域的温度快速升高，而IGU的周界(例如，布置在窗框架的下方)保持寒冷。有限元分析(FEA)建模显示，对于常规钠钙硅酸盐玻璃，中心窗格上所产的热应力会达到约0.62MPa/℃温差。或者，在夏季条件下(例如，约28℃)，中心窗格会达到最高至约60℃的温度，导致中心窗格与外窗格之间的温差高达约40℃。因此，作为结果，包含钠钙硅酸盐玻璃的中心层上的热应力会是约25MPa或更大。
钠钙硅酸盐玻璃具有约90x10-7/℃的CTE。但是，相比较而言，
Figure BDA0003179567380000131
EAGLE
Figure BDA0003179567380000132
玻璃的CTE是31.7x10-7/℃，约为钠钙硅酸盐玻璃的CTE的1/3。在上文所述的相同的40°热梯度情况下，包含EAGLE
Figure BDA0003179567380000133
玻璃的中心层会经受8.7MPa的热应力，导致较低的破裂风险，甚至是在没有热回火或化学强化的情况下也是这样。
采用建模来对在IGU中的两块较高CTE窗格之间使用低CTE玻璃作为中心窗格进行评估。模型假定三层IGU(长度＝1265mm，宽度＝989mm)，外窗格包括钠钙硅酸盐玻璃(厚度＝4mm)，内窗格包含钠钙硅酸盐玻璃(厚度＝6mm)，以及中心窗格包含EAGLE
Figure BDA0003179567380000134
玻璃(厚度＝0.7mm)。中心窗格与内外窗格之间的间隙宽度是12mm，填充有氩气，通过硅酮橡胶周界密封剂进行密封。
参见图5，拉伸应力低CTE玻璃第三窗格(采用康宁EAGLE
Figure BDA0003179567380000135
作为低CTE玻璃)以+60℃建模，来模拟钠钙硅酸盐窗格由于温度提升发生膨胀的场景。图6是在-40℃时，EAGLE
Figure BDA0003179567380000136
中心窗格上的压缩应力模型，模拟由于温度降低导致钠钙硅酸盐窗格发生收缩的场景。图5显示在+60℃时，EAGLE
Figure BDA0003179567380000137
中心窗格上的最大主应力小于1MPa，以及图6显示EAGLE
Figure BDA0003179567380000138
中心窗格的偏折低于1mm，表明模型(三窗格)IGU可以合适地耐受由于高温梯度和低温梯度这两者诱发的热应力所导致的破裂、翘曲和/或扭曲。
图7是对于一个示例性过程而言，在具有例如用于低E涂覆过程中的玻璃传递中所使用的典型辊间距的辊床传输器上进行加工的玻璃片，计算得到的玻璃片的前缘的偏折(弯垂)与厚度的函数关系图。从附图可以看出，在约0.5mm或约0.4mm开始和更薄的地方，存在明显的弯垂差异。因此，希望较大片材150和由其切割得到的片材130的厚度至少约为0.4mm或者更大，或者甚至约0.5mm或者更大。
图8是在其边缘处于具有厚度上的热梯度的限制的玻璃片的计算得到的偏折和应力与片厚度的函数关系图，所述厚度上的热梯度可能存在于例如处于某些天气条件下的窗户中。类似地，对于图7所示的偏折，热诱发的偏折的明显差异出现在约0.5mm或者约0.4mm和低于其的地方。同样出于这个原因，希望较大片材150和由其切割得到的片材130的厚度至少约为0.4mm或者更大，或者甚至约0.5mm或者更大。
会理解的是，所揭示的各种实施方式可以涉及与特定实施方式一起描述的特定特征、元素或步骤。还会理解的是，虽然结合一个具体的实施方式描述了具体特征、元素或步骤，但是不同实施方式可以以各种未示出的组合或变换形式相互交换或结合。
还要理解的是，本文所用的术语“该”、“一个”或“一种”表示“至少一个(一种)”，不应局限为“仅一个(一种)”，除非明确有相反的说明。因此，例如，提到的“一种组件”包括具有一种此类“组件”或者两种或更多种“此类组件”的例子，除非文本中有另外的明确表示。类似地，“多个”或“阵列”旨在表示两个或更多个，从而“组件阵列”或“多个组件”表示两个或更多个此类组件。
本文中，范围可以表示为从“约”另一个具体值开始和/或至“约”另一个具体值终止。当表述这种范围时，例子包括自某一具体值始和/或至另一具体值止。类似地，当使用先行词“约”表示数值为近似值时，应理解，具体数值构成另一个方面。还会理解的是，每个范围的端点在与另一个端点有关及独立于另一个端点时都是重要的。
无论是否写出来，本文所述的所有数值都解释为包括“约”，除非另有明显相反表示。然而，还要理解的是，无论是否表示为“约”某一数值，列出的各数值都是精确估计的。因此，“尺寸小于100nm”和“尺寸小于约100nm”都包括了“尺寸小于约100nm”和“尺寸小于100nm”的实施方式。
除非另有明确表述，否则都不旨在将本文所述的任意方法理解为需要使其步骤以具体顺序进行。因此，当方法权利要求实际上没有陈述为其步骤遵循一定的顺序或者其没有在权利要求书或说明书中以任意其他方式具体表示步骤限于具体的顺序，都不旨在暗示该任意特定顺序。
虽然会用过渡语“包括”来公开特定实施方式的各种特征、元素或步骤，但是应理解的是，这暗示了包括可采用过渡语“由......构成”、“基本由......构成”描述在内的替代实施方式。因此，例如，对包含A+B+C的装置的隐含的替代性实施方式包括装置由A+B+C组成的实施方式和装置主要由A+B+C组成的实施方式。
对本领域的技术人员而言，显而易见的是，可以在不偏离本公开内容的范围和精神的情况下对本公开内容进行各种修改和变动。因为本领域的技术人员可以想到所述实施方式的融合了本公开内容精神和实质的各种改良组合、子项组合和变化，应认为本文包括所附权利要求书范围内的全部内容及其等同内容。

Claims (26)

1.一种隔热玻璃单元(1100)，其包括：
第一窗格(110)；
第二窗格(120)；
布置在所述第一窗格与所述第二窗格之间的第三窗格(130)；
限定在所述第一窗格与所述第三窗格之间的第一密封间隙空间(125)；以及
限定在所述第二窗格与所述第三窗格之间的第二密封间隙空间(115)；
其中，所述第三窗格包括第一玻璃片(131)，其在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
2.如权利要求1所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格还包括通过聚合物中间层(133)层叠到所述第一玻璃片(131)的第二玻璃片(132)，所述第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
3.如权利要求1或2所述的隔热玻璃单元，其中，所述第一和第二玻璃片中的一个或两个在0至约300℃的温度范围上具有小于约50x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
4.如权利要求1或2所述的隔热玻璃单元，其中，所述第一和第二玻璃片中的一个或两个在0至约300℃的温度范围上具有小于约35x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
5.如前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格包括硼铝硅酸盐玻璃。
6.如权利要求5所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格包括碱土硼铝硅酸盐玻璃或者不含碱性硼铝硅酸盐玻璃。
7.如前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格包括浮法形成的玻璃。
8.如前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格的厚度小于约1.6mm。
9.如前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格的厚度小于约0.9mm。
10.如前述权利要求中任一项所述的隔热玻璃单元，其中，所述第一窗格的内表面(114)、所述第二窗格的内表面(124)或者所述第三窗格的至少一个主表面(134、137)中的至少一个涂覆了至少一层低发射系数涂层(116、117、136)。
11.如权利要求10所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格的至少一个主表面涂覆了至少一层低发射系数涂层(136)。
12.一种隔热玻璃单元(1101)，其包括：
第一窗格(110)；
第二窗格(120)；
第三窗格(130)；和
布置在所述第一窗格与所述第二窗格之间的第四窗格(140)；
限定在所述第一窗格与所述第三窗格之间的第一密封间隙空间(115)；以及
限定在所述第三窗格与所述第四窗格之间的第二密封间隙空间(125)；
限定在所述第二窗格与所述第四窗格之间的第三密封间隙空间(135)；
其中，所述第三窗格包括第一玻璃片(131)，其在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
13.如权利要求12所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格还包括通过聚合物中间层(133)层叠到所述第一玻璃片(131)的第二玻璃片(132)，所述第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
14.如权利要求13所述的隔热玻璃单元(1200)，其中，所述第四窗格包括通过聚合物中间层(143)层叠到一起的第一玻璃片(141)和第二玻璃片(142)，所述第一玻璃片和所述第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上具有小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
15.如权利要求14所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格的所述第一玻璃片和所述第二玻璃片以及所述第四窗格的所述第一玻璃片和所述第二玻璃片在0至约300℃的温度范围上分别具有小于约35x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)。
16.如权利要求15所述的隔热玻璃单元，其中，所述第三窗格和所述第四窗格分别具有小于约1.6mm的厚度。
17.一种制造隔热玻璃单元的方法(1102)，该方法包括以下步骤：
从具有第一主表面(151)和第二主表面(152)的较大玻璃片(150)切割出选定尺寸的玻璃片(130)，所述较大玻璃片(150)具有在0至约300℃的温度范围上小于约70x10-7/℃的热膨胀系数(CTE)以及小于约0.9mm的厚度；
将所述玻璃片作为第三窗格(130)或者第三窗格(130)的组件与第一窗格(110)和第二窗格(120)装配到一起，或者与第一窗格(110)、第二窗格(120)和第四窗格(140)装配到一起，从而形成隔热玻璃单元(1000、1100、1101)，所述第三窗格(130)位于所述第一窗格(110)与所述第二窗格(120)之间，在所述第三窗格(130)的一侧上具有第一密封间隙空间(115)，以及在所述第三窗格(130)的另一侧上具有第二密封间隙空间(125)。
18.如权利要求17所述的方法，其中，所述较大玻璃片(150)在0至约300℃的温度范围上具有小于约50x107/℃的热膨胀系数(CTE)。
19.如权利要求17所述的方法，其中，所述较大玻璃片(150)在0至约300℃的温度范围上具有小于约35x107/℃的热膨胀系数(CTE)。
20.如权利要求17-19中任一项所述的方法，其中，所述较大玻璃片(150)具有小于约0.8mm的厚度。
21.如权利要求17-19中任一项所述的方法，其中，所述较大玻璃片(150)具有大于约0.4mm的厚度。
22.如权利要求17所述的方法，其中，所述较大玻璃片是层叠片，其包含通过聚合物中间层(153)层叠到一起的第一玻璃片(151)和第二玻璃片(151、152)。
23.如权利要求17-22中任一项所述的方法，其中，所述第三窗格的厚度大于约0.8mm。
24.如权利要求23所述的方法，其中，层叠片具有大于约1.3乘以约1.3m的长度和宽度尺寸。
25.如权利要求17-24中任一项所述的方法，其中，所述较大片的主表面中的至少一个涂覆了至少一层低发射系数涂层(156)。
26.如权利要求17所述的方法，其中，装配步骤还包括提供建筑产品。
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