玻璃焊接的陶瓷复合真空板及其制备方法.pdf

一种玻璃焊接的陶瓷复合真空板，包括面板、连接层和真空腔，其特征在于所述面板为陶瓷板或瓷砖，所述连接层将所述面板和所述真空腔连接为一个整体，所述面板和\或所述连接层为所述真空腔提供附加强度、保证真空腔在大气压下的平整性，所述真空腔由低碳钢板在真空炉内高真空、高温下利用玻璃焊料焊接而成，所述低碳钢板与所述玻璃焊料的热膨胀系数相匹配，所述真空腔内有支撑物，所述支撑物是单独制作的或是在真空腔上直接形成的。本发明的制作方法工艺简单，所制备的陶瓷复合真空板能够克服现有保温板、真空绝热板的不足，可有效保证陶瓷复合真空板真空腔的气密性、延长陶瓷复合真空板的使用寿命，并能增加强度以及隔热、隔音和防火性能。

1.  一种玻璃焊接的陶瓷复合真空板，包括面板、连接层和真空腔，其特征在于所述面板为陶瓷板或瓷砖，所述连接层将所述面板和所述真空腔连接为一个整体，所述面板和\或所述连接层为所述真空腔提供附加强度、保证真空腔在大气压下的平整性，所述真空腔由低碳钢板在真空炉内高真空、高温下利用玻璃焊料焊接而成，所述低碳钢板与所述玻璃焊料的热膨胀系数相匹配，所述真空腔内有支撑物，所述支撑物是单独制作的或是在真空腔上直接形成的。

2.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述玻璃焊接的陶瓷复合真空板包括平面板、曲面板、弯折板和异形板。

3.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述连接层为胶粘剂或塑料片材。

4.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述连接层内可以有加强层或加强物。

5.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述真空腔有一至数个，所述真空腔为两个时，上下两个真空腔沿下上表面的对角线错位叠放粘接，使其形成搭接边，以减少安装时的边部冷桥影响。

6.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述真空腔的内壁可以有隔热、隔音的涂层。

7.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述玻璃焊接为压力焊接。

8.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述支撑物有一至数层。

9.  如权利要求1所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板，其特征在于所述真空腔内有吸气剂。

10.   权利要求1至9任一项所述的玻璃焊接的陶瓷复合真空板的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，根据所需要制作的玻璃焊接的陶瓷复合真空板的形状和大小分别制作两块面板和两块用于形成真空腔的低碳钢板，将用于形成真空腔的两块低碳钢板进行折边成型、并在至少一块低碳钢板上制作支撑物； 
第二步，先将两块低碳钢板中的下低碳钢板的焊接处涂覆玻璃焊料，并预留抽气通道，再将两块低碳钢板上下对齐合在一起，然后送入连续式真空炉中；
第三步，先进入真空炉的预抽室中，进行预抽真空和预加热；然后进入真空炉的真空室中，进一步提高真空度和加热温度，在真空度达到要求后，再升温至焊接的温度380-500℃，玻璃焊料熔化后将上下低碳钢板粘接在一起；随后进入真空炉的冷却室中，玻璃焊料凝固后将真空腔气密性地焊接密封；最后进入真空炉的复合室中，先在真空腔的外表面上喷涂或铺放连接层，再将面板覆盖粘接在连接层上，出真空炉后得到复合真空板。

玻璃焊接的陶瓷复合真空板及其制备方法
技术领域
本发明涉及建筑节能技术领域，尤其涉及一种玻璃焊接的陶瓷复合真空板及其制作方法。
背景技术
目前建筑外墙保温所用的材料分为A级保温材料和B级保温材料，A级保温材料的防火性能好，但其保温性能、耐水性能等都低于B级保温材料，而且存在价格高、施工工艺复杂等问题；B级保温材料具有成本低、保温性能好、施工工艺成熟等优点，但其耐久性不好、耐热性能差、易燃烧，燃烧时不仅释放出大量的有毒烟气，而且能够加速大火的蔓延，所以在高层建筑和公共建筑中禁止使用有机保温材料用于外墙保温。真空绝热板近几年来被应用于建筑保温领域，其主要优点是属于A级保温材料、保温性能好、厚度薄、单位质量轻等，但也存在明显的缺点如真空袋气密性差、耐穿刺强度低、边部存在冷桥，真空衰减快、容易涨袋、保温寿命短等。因此，建筑保温需要研究开发保温性能好、使用寿命长的新型A级保温材料。
本专利申请人在2013年7月公开了一系列真空板及其制作方法，虽然解决了现有保温材料存在的防火、保温、使用寿命等方面的矛盾和问题，但是由于直接将金属板焊接在一起，所以其边部存在明显的冷桥，使其保温性能达不到最佳状态。
陶瓷板和瓷砖具有耐磨损、耐酸碱、硬度高、不褪色、容易维护保养、装饰效果好、使用寿命长等优点，但其保温性能差、与现有保温材料结合困难、施工难度大、成本高、容易脱落等缺点，限制了其在外墙保温中应用。
发明内容
 本发明所要解决的技术问题是在于针对现有建筑隔热板、保温板、真空绝热板存在的缺陷，提供一种新型的玻璃焊接的陶瓷复合真空板及其制作方法，这种玻璃焊接的陶瓷复合真空板的制作方法工艺简单，所制备的陶瓷复合真空板能克服现有隔热板、真空绝热板和保温板的不足，可有效保证陶瓷复合真空板的气密性、延长使用寿命，并能增加其强度以及隔热、隔音、防火性能，同时还具有很好的装饰效果。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃焊接的陶瓷复合真空板，包括面板、连接层和真空腔，其特征在于所述面板为陶瓷板或瓷砖，所述连接层将所述面板和所述真空腔连接为一个整体，所述面板和\或所述连接层为所述真空腔提供附加强度、保证真空腔在大气压下的平整性，所述真空腔由低碳钢板在真空炉内高真空、高温下利用玻璃焊料焊接而成，所述低碳钢板与所述玻璃焊料的热膨胀系数相匹配，所述真空腔内有支撑物，所述支撑物是单独制作的或是在真空腔上直接形成的。
为了解决上述技术问题，本发明提供了一种玻璃焊接的陶瓷复合真空板的制作方法，其特征在于包括以下步骤：
第一步，根据所需要制作的玻璃焊接的陶瓷复合真空板的形状和大小分别制作两块面板和两块用于形成真空腔的低碳钢板，将用于形成真空腔的两块低碳钢板进行折边成型、并在至少一块低碳钢板上制作支撑物； 
第二步，先将两块低碳钢板中的下低碳钢板的焊接处涂覆玻璃焊料，并预留抽气通道，再将两块低碳钢板上下对齐合在一起，然后送入连续式真空炉中；
第三步，先进入真空炉的预抽室中，进行预抽真空和预加热；然后进入真空炉的真空室中，进一步提高真空度和加热温度，在真空度达到要求后，再升温至焊接的温度380-500℃，玻璃焊料熔化后将上下低碳钢板粘接在一起；随后进入真空炉的冷却室中，玻璃焊料凝固后将真空腔气密性地焊接密封；最后进入真空炉的复合室中，先在真空腔的外表面上喷涂或铺放连接层，再将面板覆盖粘接在连接层上，出真空炉后得到复合真空板。
其中，所述玻璃焊接的陶瓷复合真空板包括平面板、曲面板、弯折板、异形板等各种形式的板材。
其中，所述玻璃焊接的陶瓷复合真空板有用于安装用的连接件或凹槽等。
其中，所述玻璃焊接的陶瓷复合真空板或真空腔的四周涂有密封胶或结构胶。
其中，所述面板为陶瓷板或瓷砖，所述陶瓷板包括普通陶瓷板和超薄陶瓷板，所述瓷砖包括内墙砖和外墙砖，还包括软瓷砖和马赛克；
进一步，所述面板优选超薄陶瓷板和超薄瓷砖，以节省材料、降低成本、减小自重、增加安全性；
进一步，所述面板是单一的陶瓷板或瓷砖，或是组合的陶瓷板或瓷砖；
进一步，所述面板可以是同一种材料，也可以是两种不同的材料。
其中，所述连接层为胶粘剂或塑料片材；
进一步，所述胶粘剂包括有机胶、无机胶和复合胶粘剂，均为市售产品；所述有机胶包括热固性胶、热熔胶等，优选耐高温的胶粘剂，如酚醛树脂、环氧树脂、有机硅树脂等；
进一步，所述塑料片材优选耐高温的热塑性塑料，如聚酰胺、聚讽、PVB膜等。
其中，所述连接层可以是一至数层；
进一步，所述连接层内或所述连接层之间可以有加强层或加强物，如纤维、加强筋、加强网、加强板等。
其中，所述连接层可以在抽真空前、或抽真空过程中、或抽真空后将面板与真空腔连接为一体。
其中，所述真空腔是由一块或两块低碳钢板焊接而成的气密性腔体，所述低碳钢板的C含量不大于0.06%，优选搪瓷用低碳钢板，厚度为0.3-3mm，优选0.3-1mm。
其中，所述真空腔可以是一至数个，所述真空腔为两个时，上下两个真空腔沿下上表面的对角线错位叠放粘接，使其形成搭接边，以减少所述复合真空板安装时的边部冷桥影响。
其中，所述真空腔的低碳钢板可采用镜面板、如其表面为高级的精整表面，或其内表面经过处理使其具有极低的辐射率、如镀铝膜等。
其中，所述真空腔的内壁可以有隔热、隔音的涂层；所述真空腔内可以有吸气剂，吸气剂在高温、高真空下自动激活。
其中，所述玻璃焊接是指利用玻璃焊料在高温下将两块低碳钢板焊接在一起，所述玻璃焊料选择市售的低温玻璃焊料，其焊接温度一般为380-480℃，选择低温玻璃焊料有利于降低成本、提高产能等。
其中，所述玻璃焊接以及所述面板通过所述连接层与所述真空腔结合时，可以施加一定的压力，即进行压力焊接，以使焊接和结合更加牢固可靠、真空腔和板面更加平整，并能消除因焊料厚度不均匀、真空腔表面不平整得不到支撑物均匀有效支撑而导致的封边应力；所述压力大约为0.1MPa，所述施压的方式可以采用机械施压、气压或液压等。
其中，所述真空炉包括预抽室、真空室、冷却室和复合室等，所述预抽室是进行初步的抽真空和加热，预抽室的温度为300-350℃、压力为10-1000Pa；所述真空室是进一步抽真空和加热，并达到焊接所要求的真空度和温度，真空室的温度为350-380℃、压力为0.001-0.1Pa；所述冷却室是使真空腔进行冷却，冷却室的温度为200-300℃、压力为10-1000Pa；所述复合室是将面板通过连接层与真空腔复合在一起，复合室的温度为50-200℃、压力为10-1000Pa。
其中，所述支撑物可以是单独制作的支撑物，也可以是在制作真空腔的低碳钢板上通过机械方法如冲压所形成的凸起，如点、线等；
进一步，所述支撑物单独制作时，是采用金属、玻璃、陶瓷、高聚物等材料制成的点、线或网等，优选采用预聚体、玻璃油墨或胶粘剂等先制成先驱体，再常温或高温固化而成。
其中，所述支撑物有一至数层。
其中，所述支撑物可以直接放入所述真空腔内，也可以与所述真空腔的内壁通过冲压、滚压以及焊接、粘接等方式形成一体。
本发明的有益效果是:
本发明以玻璃焊接代替金属（间）焊接，由于玻璃的导热系数只有金属的1%甚至更小、所以可以很好地解决真空板的边部冷桥问题，由于玻璃和金属的材质不同、所以玻璃焊接的真空板具有更好的隔音性能；以热膨胀系数与玻璃焊料相匹配的低碳钢板代替常用的金属板，解决了玻璃与金属之间的焊接问题；在玻璃焊接时施加约一个大气压的压力，使玻璃焊料凝固后真空腔定型在使用状态，消除了封边应力，避免了真空板在使用过程中脆性玻璃焊料因受力不均而造成的损坏，从而保证了真空板的隔热性能和使用寿命；采用在较高的温度和真空度下焊接真空腔、在较低的温度和真空度下复合连接层和面板，既保证了真空腔的高真空度和玻璃焊料的强度和气密性，又可以降低连接层复合时的温度，使连接层可选用材料的种类尤其是有机材料大大增多、材料的价格大幅度下降；面板和连接层在真空下趁热与真空腔复合，不但缩短了工艺流程、降低了能耗，而且面板、连接层、真空腔之间消除了气泡的存在，使面板、连接层、真空腔之间的结合更加牢固可靠；本发明的玻璃焊接的陶瓷复合真空板由陶瓷和金属复合板制成，所以不但厚度薄、重量轻，而且具有很高的机械强度；本发明的玻璃焊接的陶瓷复合真空板制作工艺简单、生产成本低，能够机械化、自动化、大批量生产，产品可广泛应用于内墙、外墙及幕墙，能够大大减少材料和能源的消耗、减轻建筑物的重量、缩短建筑周期；本发明的玻璃焊接的陶瓷复合真空板不但可以应用于新建建筑，而且可以应用于现有建筑的节能和外观改造，既可以湿贴又可以干挂，与现有保温材料相比可以大大节省施工时间、提高隔热和隔音效果；本发明的玻璃焊接的陶瓷复合真空板还可以做成异形板，直接用于冰箱、冰柜、冷藏车厢、保温箱、冷藏库、冷藏集装箱等的生产。
附图说明
图1为本发明的玻璃焊接的陶瓷复合真空板结构示意图；
图2为本发明的有密封槽的玻璃焊接的陶瓷复合真空板结构示意图。
图中：1.面板，2.连接层，3.真空腔，4.支撑物，5.玻璃焊料。
具体实施方式
实施例1：参见图1，玻璃焊接的陶瓷复合真空板由面板1、连接层2、真空腔3和支撑物4组成，面板1由厚度为2-12mm的陶瓷板或瓷砖或软瓷砖或马赛克等构成；连接层2为耐高温的胶粘剂，可选用常温或高温固化的耐高温的酚醛树脂胶、环氧树脂胶、有机硅树脂胶和聚酰亚胺等有机胶粘剂以及常用的无机胶粘剂或有机无机复合胶粘剂等；真空腔3由厚度为0.3-1.0mm的低碳钢板焊接而成；支撑物4由金属、陶瓷、玻璃或高聚物制成，利用印刷、打印、喷涂、机械布放等方式成点阵分布于真空腔3内，支撑物4的支撑高度以0.15-1.0mm为宜，支撑点的直径以0.3-1.0mm为宜。玻璃焊接的陶瓷复合真空板的制作方法如下：首先裁剪两块同样大小的低碳钢板用于制作真空腔3，并利用冲压的方式对两块低碳钢板进行折边成型，通过印刷的方式以低温玻璃粉为原料将支撑物4印制在其中一块板上，在两块低碳钢板的下钢板的焊接处涂覆玻璃焊料5，玻璃焊料5留有狭缝作为抽真空的通道；其次将合片后的低碳钢板送入连续式真空炉中，真空炉包括预抽室、真空室、冷却室和复合室等，经过预抽室的初步抽真空和加热，在真空室中完成抽真空和压力焊接，经过冷却室冷却后玻璃焊料5凝固，真空腔3定型并达到气密性密封；最后制作同样大小的两块超薄陶瓷板作为面板1，选取环氧树脂胶作为连接层2，在真空炉的复合室中依次将面板1通过连接层2粘贴在真空腔3的上下两个表面上，施加压力后形成复合板；出真空炉后得到玻璃焊接的陶瓷复合真空板；为了保护真空腔3和美观，真空腔3的四周可以涂抹密封胶或结构胶。
实施例2：参见实施例1和图2，与实施例1基本相同，不同之处在于形成真空腔3的低碳钢板在冲压成型时直接冲压出支撑物4和封边用的密封槽，密封槽内放置玻璃焊料。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。