МНОГОСЛОЙНОЕ ЗАЩИТНОЕ ЭНЕРГОСБЕРЕГАЮЩЕЕ СТЕКЛО

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.
-5
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 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