真空玻璃研發和產業化動態
真空玻璃是玻璃工藝與材料科學、真空技術、物理測量技術、工業自動化及建筑科學等多種學科、多種技術、多種工藝協作配合的碩果。近年來對真空玻璃的研究不斷升溫,文章主要介紹了國內外真空玻璃研發和產業化動態。
1、引言
在玻璃深加工領域,真空玻璃是我國玻璃工業中為數不多的具有自主知識產權的前沿產品,它的研發推廣符合我國鼓勵自主創新的政策。在國內外節能減排的大趨勢下,各國對真空玻璃的研發也掀起了一股熱潮,本文主要介紹真空玻璃國內外發展概況,以期更好地推動真空玻璃的發展。
2、真空玻璃簡介
如圖1 所示,真空玻璃由兩塊平板玻璃構成,玻璃板之間用高度為0.1 ~ 0.2 mm 的支撐物隔開,其中一片玻璃上留有抽氣孔,四周使用玻璃焊料將兩片玻璃封接起來,真空排氣后用金屬片將抽氣口封住形成真空腔。真空玻璃的原片可以用普通玻璃,也可以用鋼化或半鋼化玻璃,為了提高熱工性能,通常選用一片低輻射膜玻璃。真空玻璃也可以通過中空或夾膠的方式與另外一片玻璃組合,稱為“復合真空玻璃”。
圖1 真空玻璃的基本結構
3、行業發展動態
隨著技術的進步及需求的增長,真空技術網(http://m.203scouts.com/)認為真空玻璃作為玻璃深加工產業的高端產品,已經開始受到社會關注并逐漸發展為一個行業。
3. 1、北美中空玻璃協會( IGMA) 或成立真空玻璃協會
2012 年1 月31 日至2 月4 日,在美國亞利桑那州的坦佩(Tempe) 舉行的中空玻璃聯盟新興科技與創新委員會年度股東大會上討論了未來成立真空玻璃協會的議題。這是真空玻璃工作組第一次會面,其首要任務是起草關于介紹真空玻璃的白皮書: 詳細的列舉真空玻璃特殊的制造工藝、性能及裝配要求,以此作為工業生產中“什么是真空玻璃”與“真空玻璃工作原理”的教材。
此項目的領導人是美國佳殿公司( Guardian) 的高級項目領導人David Cooper,他同時還是北美中空玻璃協會真空玻璃工作組的負責人。從IGMA 年度會議的記錄可以看出,北美市場發展真空玻璃的意向很強烈,其主要參與者有美國Guardian 玻璃公司與EverSealed Windows INC. 等公司。
3. 2、美國勞倫斯伯克利國家實驗室( LBNL) 開發的Window、Therm 等軟件中加入真空玻璃計算
國際上,Window、Optics、Therm 是被業內專家公認的應用廣泛、功能豐富、計算準確的玻璃門窗光學熱工性能模擬計算軟件。這三個軟件是由LBNL 開發的,其計算環境條件和基礎玻璃數據庫等由美國門窗分級委員會( NFRC) 提供并支持。軟件已經被NFRC 作為對市場產品進行性能分級的標準測試手段。三個軟件可以獨立運行完成計算,也可以結合起來進行更復雜的門窗或幕墻整體性能計算。最新版本的Window7 及Therm7 已將真空玻璃納入其中,可以進行相關光學和熱工參數的計算[3]。這說明真空玻璃已經被行業內接受,并得到了足夠的重視,這樣會有更多的設計師、研發人員、玻璃廠家及其他Window 用戶了解到真空玻璃,真空玻璃產品的計算參數也會得到更多人的認可,從一個側面反應出國際上對于真空玻璃的研究也是進行得如火如荼。
3. 3、中國國內政策支持
國內對真空玻璃的發展也有很強的政策導向性,出臺了世界上第一個真空玻璃行業標準JC/T1079-2008《真空玻璃》,玻璃行業標準JGJ113-2009《建筑玻璃應用技術規程》中包含真空玻璃的熱工計算方法,十二五科技支撐計劃中也包含了真空玻璃的相關研究課題。2012 年2 月22 日,工信部正式下發《新材料產業“十二五”發展規劃》,明確將Low-E 真空玻璃列入其中,作為重點產品鼓勵發展,在重大范應用專項工程中予以推廣,這是我國第一次將真空玻璃寫入高規格的政策性文件中,釋放了很強的政策信號。
5、總結
從以上的介紹可以看出,國際上對真空玻璃的研發掀起了一股熱潮。產業化的地點主要在亞洲,其他國家和地區的研究也相對專業,投入科研及資金力量較大,但一部分限于項目研發,沒有走到產業化階段,一部分實業公司在技術上遇到一些困難,沒有能夠實現產業化;
從技術上來講,使用玻璃焊料進行封邊的真空玻璃,由于受玻璃焊料熔融溫度的影響,并沒有實現鋼化真空玻璃的生產;以金屬材料進行封邊的想法很早就有,這方面的專利也不少,但一直沒有成功,現在各國對金屬封邊方式也在不斷地進行實驗,如果可以成功并實現鋼化真空玻璃的產業化,將是真空玻璃的一大進展;
從行業發展動態來看,雖然亞洲地區對真空玻璃的產業化生產有絕對的優勢,但推動行業發展卻是在美洲,一方面是由于國外的玻璃行業具有產品研發和政策上的優勢,另一方面則是由于國內對真空玻璃的重視不夠,政策方面對節能玻璃的標準要求較低,相應的研發投入也不多。為了我國節能減排的發展,也為了保持我國真空玻璃產業化的領先優勢,國家應該加大對真空玻璃產業的支持力度。