真空复合玻璃及舷窗的制作方法

本发明涉及玻璃领域，尤其涉及一种真空复合玻璃及舷窗。

背景技术：

1、可从飞机的机体(如商用飞机的客舱)内部向外观看的窗户通常被称为舷窗，也称之为观察窗；舷窗不仅存在于飞机，其名称来自于船舶上的侧窗，因此舷窗也适用于海上航行的交通工具。但飞机上的舷窗与船舶的舷窗在结构、尺寸和形状上会有所不同，以分别达到各自适应高空和海上航行的目的。

2、目前，构成商用飞机的舷窗材质主要是有机玻璃，如亚克力树酯(polymethylmethacrylate,pmma)，此类有机玻璃舷窗普遍被应用于美国波音(boeing)7系列大中型客机或法国空客(airbus)的商用客机。双层结构的有机玻璃其外层接触外部环境，通常需要有一定的抵抗外力撞击的强度以及配合机身形状与结构的支撑强度能力，因此选用双层结构的中空玻璃窗，并且设置外层的有机玻璃的厚度大于内层的有机玻璃的厚度(如：如果设置外层的有机玻璃的厚度为8mm-10mm的范围，则通常会搭配内层的有机玻璃的厚度为4mm-6mm)，以确保外层的有机玻璃具有足够的强度。舷窗装配结构简单，一般使用耐候性较好的有机弹性胶材制作具有“w”槽型的内边框，将两片有机玻璃板分别嵌入内边框的槽内组成中空玻璃模组，再以压板方式将中空玻璃模组嵌入机体的结构框内。

3、上述飞机舷窗采用有机玻璃的优点主要在于：一、透明质轻，以亚克力树酯为例，其密度约为1.17g/cm3-1.19g/cm3，相较于传统的无机玻璃(如：钠钙玻璃密度约为2.48g/cm3至2.51g/cm3，铝硅玻璃的密度2.41g/cm3至2.43g/cm3，而以亚克力树酯为原料制作的透明有机玻璃的密度可为常用无机玻璃的密度的一半，因此，相同的舷窗尺寸(同体积下)，采用有机玻璃相比于无机玻璃可以减少近一半的重量，这对航空飞行器而言优点明显；二、高韧性不易破裂，不同于无机玻璃的脆性，构成有机玻璃的高分子材料其内在分子结构中的长链结构可以有效的提供材料的韧性，使得有机玻璃在日常使用温度范围内可以承受比无机玻璃更大的撞击而不破裂，这对飞行中的安全性具有重要意义。

4、当然有机玻璃用在高空飞行中也有其缺点，例如表面硬度比无机玻璃低，不耐刮擦，在高空飞行时相对容易被风沙、冰晶等硬颗粒刮伤；有机玻璃的另一个缺点在于受到射线的照射后容易发生变质，特别是在高空中的紫外线强度较高的情况下，因此，需要对有机玻璃进行抗辐射性能的改质或是涂布抗辐射膜层，来延长有机玻璃的使用寿命。此外，有机玻璃的韧性会随着温度的降低而减弱，也就是说在过低的环境温度下有机玻璃会变脆，进而影响其材料强度与耐撞击的能力，而无机玻璃的温度适用范围要比有机玻璃大很多，但仅就飞机由地面起飞到一万米的高空而言，一般环境温度约在40℃至-70℃范围内变化，有机玻璃在-30℃以上的温度环境下通常还能够适应，但更低的温度就需要对材质进行改质，以提升低温时的韧性；相较于此，40℃至-70℃的环境温度对无机玻璃没有影响；再有一点，就是有机玻璃本质上材料分子结构致密性远不如无机玻璃，特别是硅酸盐玻璃的分子结构，绝大部分的气体分子无法渗透穿越，因此，从材料的气密性上来比较，相较于有机玻璃，无机玻璃更容易制作成真空玻璃，而有机玻璃在分子结构上很难满足制作真空玻璃的要求。

5、另外，随著全球暖化日益严重，节能减碳已经成为各个国家的共识，因此如何在交通运输载具上逐步降低能耗已经是开发新一代交通工具(自然也包括商用客机)的必要项目。当飞机在极寒冷的高空飞行时，由于机舱壁的结构内包裹着隔热、隔声的发泡或纤维材料，具有一定的保温能力，因此机舱内会向外散失的热量主要是由舷窗发散到机体的外部，舷窗的散热主要取决于其热传导率，若在窗框结构相同的情况下，则构成窗户的玻璃模组会成为影响热传导率的主要因素。比较不同结构的玻璃模组可知，传统的单片玻璃窗的传热系数u值约在6w/m2·k至10w/m2·k范围内，中空玻璃的传热系数u值约在2w/m2·k至5w/m2·k范围内，而真空玻璃的传热系数u值约在0.4w/m2·k至0.9w/m2·k范围内，可见真空玻璃的传热系数大幅降低。由于有机玻璃(例如亚克力树酯pmma、聚碳酸酯pc等)的分子结构比无机玻璃(例如硅酸盐玻璃)的分子结构松散，因此对于小分子气体比较容易扩散进入其材料结构内，导致有机玻璃材料本身含气量较大，气体分子容易扩散进出，且有机玻璃本身的成型添加剂(如塑化剂)会随着时间的推移而逐渐逸散到环境中。

6、再者，近年来随著医疗科技的大幅进步，民众也越来越重视自身健康，特别对于其所搭乘的交通工具，除了搭载安全外，也注意到车厢内的噪声危害，众所周知车内噪声，特别是低频100hz至500hz的范围，长时间接触容易引发心智焦虑、烦闷，严重者可能引发心脑血管急症，因此在新一代的车厢设计里都会考虑到如何降噪(如：高铁降噪标准已从43db提高到46db)。而作为长途飞行的商用飞机，其座舱内的噪声主要来自于机舱外的发动机，发动机噪声是可以比较容易由舷窗传入机舱内(特别是机舱的中后段位置)，对于如何减少经由舷窗传入机舱内的噪声，其中一个简单有效的方法就是使用真空玻璃，因为声波的传递需要由空气振动进行传递，当玻璃窗的结构中存在一层真空玻璃层时，噪声会因为真空玻璃内部极稀薄的空气而大幅降低声波的传递，因此机舱内的噪声也可以借由真空玻璃制作的舷窗得到改善。

7、如前所述，对于舷窗的防撞击安全、轻质、韧性高等特性而言，有机玻璃优于无机玻璃，但有机玻璃无法成为组成真空玻璃的气密封装板材。能制作真空玻璃的透明材料中，目前仅有无机玻璃(特别是硅酸盐玻璃)可以适用，因此，目前飞机舷窗还无法采用真空窗的形式，也无法受益于真空玻璃的隔热节能以及有机玻璃质轻、高韧性等效果。

8、由此，本发明人凭借多年从事相关行业的经验与实践，提出一种真空复合玻璃及舷窗，以至少能够克服上缺陷之一。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种真空复合玻璃及舷窗，通过有机玻璃与无机玻璃复合成型，既具有有机玻璃的质轻、韧性高的特点，又保留了无机玻璃的耐温差变化范围大、密闭性好的特点，从而可在玻璃内形成真空腔室，达到节能、隔热、降噪等效果。

2、本发明的目的可采用下列方案来实现：

3、本发明提供了一种真空复合玻璃，所述真空复合玻璃包括第一复合玻璃和与所述第一复合玻璃层叠设置的第二复合玻璃；

4、所述第一复合玻璃包括第一有机玻璃板和第一无机玻璃板，所述第一有机玻璃板与所述第一无机玻璃板层叠设置；

5、所述第二复合玻璃包括第二有机玻璃板和第二无机玻璃板，所述第二有机玻璃板与所述第二无机玻璃板层叠设置；

6、所述第一无机玻璃板面向所述第二无机玻璃板设置，且在所述第一无机玻璃板与所述第二无机玻璃板之间设置第一密封部，以在所述第一密封部、所述第一无机玻璃板与所述第二无机玻璃板之间围合形成真空腔室。

7、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一无机玻璃板具有相对的第一板面和第二板面，所述第一无机玻璃板的第一板面与所述第一有机玻璃板的一板面之间紧密贴合且粘接固定；

8、所述第二无机玻璃板具有相对的第一板面和第二板面，所述第二无机玻璃板的第一板面与所述第二有机玻璃板的一板面之间紧密贴合且粘接固定。

9、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一密封部位于所述第一无机玻璃板的第二板面与所述第二无机玻璃板的第二板面之间，且所述第一密封部沿所述第一无机玻璃板的环形边缘和/或所述第二无机玻璃板的环形边缘设置，以对位于所述第一无机玻璃板的第二板面与所述第二无机玻璃板的第二板面之间的所述真空腔室进行密封。

10、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一密封部为采用冷激光焊接的方式对所述第一无机玻璃板与所述第二无机玻璃板进行气密焊接成型。

11、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一密封部为设置于所述第一无机玻璃板与所述第二无机玻璃板之间的焊料，且采用金属钎焊或超声波钎焊的方式对所述第一无机玻璃板与所述第二无机玻璃板进行气密焊接成型。

12、在本发明的一较佳实施方式中，所述真空腔室内设置有支撑件，所述支撑件分别与所述第一无机玻璃板的第二板面和所述第二无机玻璃板的第二板面相连。

13、在本发明的一较佳实施方式中，所述支撑件包括阵列排布于所述真空腔室内的多个第一支撑柱；

14、所述第一支撑柱的两端分别与所述第一无机玻璃板的第二板面和所述第二无机玻璃板的第二板面相连。

15、在本发明的一较佳实施方式中，所述支撑件包括多个第二支撑柱，多个所述第二支撑柱沿所述第一无机玻璃板的周向和/或所述第二无机玻璃板的周向间隔排布；

16、所述第二支撑柱的两端分别与所述第一无机玻璃板的第二板面和所述第二无机玻璃板的第二板面相连。

17、在本发明的一较佳实施方式中，所述第二有机玻璃板上具有第一抽气孔，所述第二无机玻璃板上具有第二抽气孔，所述第二有机玻璃板与所述第二无机玻璃板层叠状态下，所述第一抽气孔与所述第二抽气孔贯通并与所述真空腔室连通。

18、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一抽气孔的面积大于所述第二抽气孔的面积，环绕所述第二抽气孔，在所述第二无机玻璃板的第二板面与所述第一抽气孔的内壁之间设置环形的第二密封部。

19、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一有机玻璃板的厚度大于所述第二有机玻璃板，且所述第一有机玻璃板的厚度和所述第二有机玻璃板的厚度均大于所述第一无机玻璃板的厚度和所述第二无机玻璃板的厚度；

20、所述真空复合玻璃安装状态下，所述第一有机玻璃板用于面向外界环境一侧，所述第二有机玻璃板用于面向舱内环境一侧。

21、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一有机玻璃板、所述第一无机玻璃板、所述第二有机玻璃板和所述第二无机玻璃板的面积和形状均相同。

22、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一无机玻璃板的面积大于所述第一有机玻璃板的面积，所述第二无机玻璃板的面积大于所述第二有机玻璃板的面积，以使所述第一无机玻璃板靠近边缘的位置凸出于所述第一有机玻璃板，所述第二无机玻璃板靠近边缘的位置凸出于所述第二有机玻璃板，在所述第一无机玻璃板的第二板面与所述第二无机玻璃板的第二板面之间且位于所述第一无机玻璃板和所述第二无机玻璃板的凸出位置设置所述第一密封部。

23、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一无机玻璃板和/或所述第二无机玻璃板为钢化玻璃。

24、在本发明的一较佳实施方式中，所述第一复合玻璃和/或所述第二复合玻璃为平面玻璃、单曲面玻璃、双曲面玻璃或球面玻璃。

25、本发明提供了一种舷窗，所述舷窗包括上述的真空复合玻璃。

26、由上所述，本发明的真空复合玻璃及舷窗的特点及优点是：

27、将第一复合玻璃和第二复合玻璃层叠设置，其中，第一复合玻璃包括层叠设置的第一有机玻璃板和第一无机玻璃板，第二复合玻璃包括层叠设置的第二有机玻璃板和第二无机玻璃板，在将真空复合玻璃安装于舷窗时，舷窗的两侧分别具有层叠设置的有机玻璃和无机玻璃，使得玻璃整体上既具有有机玻璃的质轻、韧性高的特点，又保留了无机玻璃的耐温差变化范围大、密闭性好的特点，因此，可将第一无机玻璃板面向第二无机玻璃板设置，且在第一无机玻璃板与第二无机玻璃板之间设置第一密封部，以在第一密封部、第一无机玻璃板与第二无机玻璃板之间围合形成真空腔室，达到真空玻璃节能、隔热、降噪的效果，而当真空复合玻璃安装于舷窗时，第一有机玻璃板和第二有机玻璃板分别与舷窗两侧的环境相接触，保证真空复合玻璃直接与环境接触的板面具有良好的韧性和较高的强度，进而保证真空复合玻璃承受压力的能力，以使得本发明的真空玻璃能够正常应用于多种交通工具。