Многослойное защитное энергосберегающее стекло

Полезная модель представляет собой многослойное защитное энергосберегающее стекло, состоящее не менее чем из двух слоев прозрачного стекла, соединенных при помощи клеящих слоев из полимерной пленки, с не менее чем одним слоем пленки с ИК-отражающим покрытием, нанесенным по меньшей мере на одну ее сторону, размещенным между двумя клеящими слоями из полимерной пленки, причем температура плавления/деструкции пленки с ИК-отражающим покрытием должна быть выше температуры плавления полимерной пленки, из которой изготовлены клеящие слои. Такое выполнение полезной модели позволяет получить многослойное защитное стекло с энергосберегающими свойствами, упростить технологию его изготовления с одновременным повышением производительности и снижением временных затрат, энергозатрат и себестоимости. 3 п. ф-лы, 2 рис.

Полезная модель относится к стеклам защитным многослойным, предназначенным для использования в административных, общественных и жилых зданиях и на транспортных средствах, где есть необходимость как в защите жизни человека, материальных ценностей, так и в снижении тепловых потерь.

Многослойные стекла (триплексы) состоят из двух и более листов стекла, прочно связанных между собой находящимися между ними слоями из эластичного прозрачного полимерного материала. Такое чередование твердых и хрупких слоев (стекла) с мягкими и эластичными (пленки из полимерного материала) обеспечивает многослойному стеклу высокую механическую прочность и свойство безосколочности, т.е. способность изделия не давать отлетающих осколков при разрушении стекла от ударов и толчков. Изготовление и области применения многослойных стекол в Российской Федерации регулируется ГОСТ Р 51136-98 «Стекла защитные многослойные», согласно которому стекло защитное многослойное - это склеенные между собой полимерными материалами в различном сочетании пластины силикатного стекла, силикатного с органическим стеклом, поликарбонатом или упрочняющими пленками, представляющее собой многослойный блок, обладающий защитными свойствами.

Многослойное безопасное стекло формируется экологически чистым безавтоклавным способом путем одностадийного спекания вакуумированного пакета «стекло-пленка-стекло» с помощью поливинилбутиральных (PVB) и этиленвинилацетатных (EVA) пленок различной толщины.

В зависимости от задач, которые должны решаться защитным стеклом помимо задач безопасности, пленка изготавливается с различного рода наполнителями, на стекло наносятся различные покрытия.

В многослойном пакете используется листовое силикатное стекло толщиной от 4 до 10 мм, соответствующее требованиям ГОСТ 111, ГОСТ 5727, ГОСТ 27902. Иллюстрация пропускной способности флоат-стекла приведена на рис.1.

Для уменьшения тепловых потерь и для декоративных функций на стекла наносятся ИК-отражающие покрытия методом вакуумного ионного напыления по следующей технологии: сначала стекло режется, ведется обработка его кромок.Стекло тщательно моется в специальной моечной машине, поверхность обрабатывается изопропиловым спиртом. В процессе напыления ИК-отражающего покрытия стекло для очистки и активизации поверхности (после вакуумирования до 5*10^-5 мм. рт. столба) предварительно либо нагревается до температуры не менее 200°С, либо обрабатывается потоком ионов инертных газов. Затем на поверхности стекла формируется ИК-отражающее покрытие. После чего стекло остывает и извлекается из вакуумной камеры. Весь производственный процесс занимает несколько часов.

Так, согласно изобретению «Низкоэмиссионное прозрачное покрытие с повышенной коррозионной стойкостью и оконное стекло с этим покрытием» (патент РФ 2132406, МПК С23С 14/06, В32В 17/06, публ. 27.06.1999) на лист стекла наносится низкоэмиссионное покрытие методом вакуумного ионно-плазменного напыления. Согласно этому изобретению покрытие содержит не менее трех слоев, полученных методом магнетронного распыления, расположенных в порядке: слой диэлектрика из двуокиси титана, слой металла из серебра или меди, слой диэлектрика из двуокиси титана. Между нанесенным слоем металла и верхним слоем диэлектрика дополнительно введен слой титана толщиной, сравнимой с толщиной предыдущего слоя металла. Толщина двух последних слоев кратна четверти длины волны видимой области спектра. Низкоэмиссионное покрытие, нанесенное на прозрачную подложку, дополнительно содержит подслой и верхний защитный слой, выполненные из нитрида титана. Получаемое покрытие позволяет иметь высокий коэффициент пропускания света в видимом диапазоне спектра при достаточном коэффициенте отражения в инфракрасной области спектра.

Помимо описанного в патенте 2132406 метода вакуумного ионно-плазменного напыления существует множество технологий нанесения покрытий на стекло. Так, в заявке 99104616 на выдачу патента на изобретение описан способ формирования теплоотражающего покрытия, включающий очистку стекла, нанесение покрытия путем дугового или магнетронного напыления в вакууме, причем процесс покрытия в вакууме сопровождается ионной обработкой, а очистку стекла проводят в два этапа: моющими средствами, а затем - в вакууме - пучком ионов инертного газа (аргона). В заявке на выдачу патента на изобретение 2006141003/02 описан способ вакуумного напыления по меньшей мере одного тонкого слоя на стеклянную подложку, также использующий ионную обработку поверхности.

Ионная обработка поверхности стекла проводится для обеспечения адгезии наносимого покрытия с поверхностью стекла. Перед ионной обработкой необходимо провести механическую и химическую очистку поверхности стекла. Необходимость этих операций приводит к усложнению технологии нанесения покрытия на стекло, к увеличению времени, затрачиваемого на процесс нанесения покрытия, к увеличению количества производственного брака.

Известно многослойное защитное прозрачное фотохромное стекло, обеспечивающее высокое обратимое фотоиндуцированное светопропускание на солнечном свету, снижающее энергозатраты на поддержание температурного режима и освещенности, с улучшенными прочностными свойствами и пожаробезопасностью. Блок многослойного стекла в нем состоит из двух слоев прозрачного текла, содержащих внутреннюю и наружную поверхности, которые соединены между собой промежуточным слоем, представляющим собой поливинилбутиральную пленку, включающую от 1 до 80 вес.% частиц фотохромного стекла размером от 0,05-0,3 мм, при этом на одной из наружных поверхностей стекла нанесено покрытие отражающее инфракрасное тепловое излучение (патент РФ 80163 на полезную модель, МПК С03С 27/12, В32В 17/10, B32B 17/06, публ. 27.01.2009).

Применение инфракрасного (ИК) отражающего покрытия предохраняет триплекс от перегрева, что позитивно сказывается на фотохромных свойствах триплекса при повышенных температурах. ИК-отражающее покрытие может быть как однослойным, так и многослойным.

Технический результат, на достижение которого направлена заявленная полезная модель - создание энергосберегающего многослойного защитного стекла с упрощением и повышением производительности технологии его изготовления и снижением на его изготовление временных затрат, энергозатрат и себестоимости.

Технический результат достигается за счет того, что ИК-отражающее покрытие наносится вакуумным ионно-плазменным методом не на стекло, а на полимерную пленку. При этом не требуется активации ее поверхности, благодаря чему упрощается технология нанесения ИК-отражающего покрытия, понижается энергоемкость процесса напыления, и, как следствие - упрощается технология изготовления многослойного защитного энергосберегающего стекла, сокращаются временные затраты на его изготовление и энергоемкость процесса изготовления.

При этом многослойное защитное энергосберегающее стекло содержит не менее двух слоев стекла, клеющие слои из полимерной пленки, размещенной между каждыми двумя слоями стекла, и не менее одного слоя пленки с ИК-отражающим покрытием, размещенной между слоями клеящей полимерной пленки.

ИК-отражающее покрытие наносится, по меньшей мере, на одну поверхность пленки.

Пример осуществления полезной модели.

Нанесение ИК-отражающего покрытия на полимерную пленку осуществляется тем же вакуумным ионно-плазменным методом. Но за счет того, что в процессе нанесения ИК-отражающего покрытия осуществляется перемотка тонкой пленки с одного рулона на другой, производительность процесса напыления существенно увеличивается, а себестоимость - падает.

Многослойное стекло получают следующим образом. Стекло кладется плашмя горизонтально, на него укладывается клеющая полимерная пленка, в качестве которой преимущественно используются этиленвинилацетатная (EVA) и/или поливинилбутиральная (PVB) пленки, затем укладывается пленка с ИК-отражающим покрытием (пленка с декоративным рисунком, ткань, светодиоды с проводкой жидкокристаллические матрицы), укладывается опять клеющая полимерго] ленка, а поверх нее следующее стекло, и так далее, до получения нужной конфигурации изделия с нужным количеством слоев.

Пленка с ИК-отражающим покрытием представляет собой тонкую полимерную пленку, температура плавления/деструкции которой выше температуры плавления клеющей (преимущественно этиленвинилацетатной (EVA) и/или поливинилбутиральной (PVB)) пленки. Пленка с ИК-отражающим покрытием может быть выполнена из полиэтилентерефталата (ПЭТ), выпускаемого в виде тонкой пленки, имеющего температуру плавления 250-265°С, температуру разложения: 350°С и светопропускание 90%.

Благодаря широкому спектру свойств, а также возможности управлять его кристалличностью, полиэтилентерефталат находит разнообразное применение. Основными областями использования полиэтилентерефталата являются производство преформ, волокон и пленок (преимущественно фото- и кинопленки, магнитные ленты и диски). Тонкие пленки из ПЭТ изготавливают экструзией с охлаждением при комнатной температуре. Степень кристалличности может быть отрегулирована отжигом при температуре между температурами стеклования и температурой плавления. (http://www.polymerbranch.com/catalogp/view/7.html&viewinfo=2)

Возможно выполнение пленки с ИК-отражающим покрытием из прозрачного оргстекла (акрила) и поликарбоната.

Полученный пакет стекол помещается в вакуумный мешок. Производится подключение готового пакета "стекло-пленка-"декоративный"слой-стекло-" к вакуумному насосу. Включается вакуумный насос и в рабочей зоне создается разряжение. Задача этой фазы - удаление воздушных пузырьков из заготовки, и ее сжатие. Рекомендованная величина достигаемого при этом разряжения - до «-0.95» бар. После чего осуществляется нагрев до температуры, необходимой для полимеризации используемой (поливинилбутиральной и этиленвинилацетатной) пленки (100-130 градусов Цельсия). Пакет стекол выдерживается при температуре полимеризации необходимое количество времени (зависит от толщины и количества слоев стекол, толщины и количества "декоративных" слоев, толщины и количества слоев PVB (EVA) пленки). Производится начальное охлаждение полученного триплекса при постоянном разряжении «-0,95» бара до температуры +55 градусов Цельсия, после чего разряжение снимается, и стекло остывает естественным образом (либо с помощью принудительного обдува воздухом) до комнатной температуры.

В качестве "декоративного" слоя могут использоваться пленки с теплоотражающим покрытием, пленки с декоративным рисунком, ткани, светодиоды с проводкой, жидкокристаллические матрицы.

При использовании в качестве слоев пленки с декоративным рисунком или ткани с декоративным рисунком помимо эстетических свойств такое многослойное стекло позволяет уменьшать интенсивность поступающего в помещение светового потока.

Пленка со светодиодами выполняет как чисто декоративную функцию, так и функцию источника света в помещении и вне помещения. Размещение пленки со светодиодами внутри многослойного стекла позволяет защитить их от разрушительного воздействия окружающей среды и, тем самым, повысить стабильность характеристик светодиодов и срок службы.

Размещение жидкокристаллической матрицы внутри триплекса также позволяет защитить ее от деградации за счет воздействия окружающей среды, повысить стабильность характеристик и срок службы. У жидкокристаллической матрицы внутри многослойного стекла повышается устойчивость к механическим воздействиям.Пример осуществления полезной модели проиллюстрирован рисунком 2, где приняты следующие обозначения:

1. Стекло

2. Клеющий слой, преимущественно из этиленвинилацетатовой или поливинилбутиральной пленки

3. ИК-отражающее покрытие

4. Слой с ИК-отражающим покрытием: полимерная пленка, пленка с декоративнымрисунком, пленка с светодиодами, жидкокристаллическая матрица

1. Многослойное защитное энергосберегающее стекло, состоящее не менее чем из двух слоев прозрачного стекла, соединенных при помощи клеящих слоев, представляющих собой полимерную пленку, отличающееся тем, что оно снабжено не менее чем одним слоем пленки с ИК-отражающим покрытием, нанесенным по меньшей мере на одну ее сторону, размещенным между двумя клеящими слоями из полимерной пленки, причем пленка с ИК-отражающим покрытием выбирается исходя из соблюдения условия превышения температуры ее плавления/деструкции температуры плавления полимерной пленки, из которой изготовлены клеящие слои.

2. Многослойное защитное энергосберегающее стекло по п.1, отличающееся тем, что в качестве полимерной пленки, из которой изготовлен клеющий слой, в нем используют поливинилбутиральную (PVB) и/или этиленвинилацетатную (EVA) пленку.

3. Многослойное защитное энергосберегающее стекло по пп.1 и 2, отличающееся тем, что в качестве слоя пленки с ИК-отражающим покрытием, расположенного между двумя клеющими слоями, представляющими собой полимерную пленку, используют пленку с декоративным рисунком, или декоративную ткань, или пленку со светодиодами, или жидкокристаллическую матрицу.