Теплоизолирующий элемент остекления, его изготовление и применение

Теплоизолирующий элемент остекления, его изготовление и применение

Иллюстрации

Показать все

Реферат

Изобретение относится к теплоизолирующему элементу остекления с ограничительными признаками, указанными в пункте 1 формулы изобретения, конструктивному элементу, содержащему такой элемент остекления, и способу изготовления и использования элемента остекления и конструктивного элемента.

В WO 91/02878 и WO 93/15296 предложен вакуумный стеклопакет, состоящий из двух смежных листов стекла, из пространства между которыми откачан воздух. Листы стекла разделены между собой дистанционными прокладками и соединены между собой по периметру слоем герметизирующего материала (уплотнения). Откачка воздуха из межстекольного пространства производится через отверстие в одном из стекол. Известные вакуумные стеклопакеты до настоящего времени не смогли завоевать рынок. Современными выпускаемыми промышленным способом вакуумными стеклопакетами достигнут неудовлетворительный коэффициент теплопередачи U=1,0 Вт/(м²·К) или ниже, этот параметр сегодня без труда обеспечивают даже традиционные стеклопакеты. И хотя лабораторные исследования показали реальность достижения коэффициента теплопередачи U=0,4 Вт/(м²·K), все же на практике эти результаты ограничивались только мелкими лабораторными образцами. Переход лабораторных опытов на более крупные форматы изделий от 0,8 м² и выше до сих пор не удавался. Причина этого кроется, прежде всего, в том, что с известными вакуумными стеклопакетами связан целый ряд нерешенных практических проблем в области функциональности и эксплуатационной пригодности. Так, например, при практическом использовании известных вакуумных стеклопакетов часто имеют место повреждения в виде боя стекла, негерметичности или потери вакуума и т.п., что зачастую может приводить изделие к полной непригодности и отказу в работе. Особенно сильно страдают краевые зоны, находящиеся в соединительном профиле, и особенно в углах. Как оказалось, такие недостатки проявляются обычно на крупногабаритных изделиях площадью не менее 0,4 м² и прежде всего в более крупных, в то время как в малых лабораторных образцах обычного размера 500 х 500 мм (площадью до 0,25 м²) такие явления не наблюдались.

Далее приводится более подробное описание некоторых недостатков и других технологических проблем известных вакуумных стеклопакетов. При практическом использовании вакуумные стеклопакеты должны справляться с разнообразными, даже чрезвычайными условиями без потери функциональных свойств и неисправностей. Изменение условий эксплуатации связано, например, с сезонной сменой погодных условий. Так наружные температуры зимой могут быть от -20°C до -25°C и ниже, в то время как обычная температура внутри помещений составляет +20°C. Поэтому разница температур между внешним и внутренним стеклом от 40 К до 50 К и выше не является редкостью. Такая большая разность имеет место и при использовании вакуумных стеклопакетов в холодильных установках. Кроме того, летом вакуумные стеклопакеты подвержены сильным перегревам. Наряду с высокими внешними температурами от 30°C до 40°C влияет сильное солнечное излучение, типичные показатели которого достигают не менее 800 Вт/м²-1,200 Вт/м². Возможно также, что направленное внутрь стекло дополнительно охлаждается от кондиционера конвекционным путем и/или испытывает дополнительную нагрузку за счет повышенной влажности (например, в ванных и санитарных помещениях). Наружные стекла также могут быть подвержены дополнительным нагрузкам, например, из-за дождей, снега, дождей со снегом и т.д. Для обеспечения пригодности вакуумных стеклопакетов к работе последние должны соответствовать этим непростым требованиям в их совокупности. Как показывает практика, обычные вакуумные стеклопакеты пока не справляются с этими задачами или решают их в ограниченном объеме.

Названная разность температур между наружным и внутренним стеклом в вакуумных стеклопакетах - аналогично эффекту биметалла - приводит к деформациям, которые можно компенсировать в основном при помощи слоя уплотнения по периметру. Связанное с этим высокое сдвиговое усилие в зоне уплотнения и/или повышенное напряжение на растяжение на поверхности стекол являются причинами повреждений или разрушения всего элемента остекления. Величина воздействующего усилия при этом может достигать 20 МПа и выше. Это особенно невыгодно, потому что вакуумные стеклопакеты к тому же обладают очень хорошими теплоизолирующими свойствами с U-фактором обычно ниже или равно 0,8 Вт/(м²·K) (коэффициент теплопередачи в середине стекла) и практически полностью блокируют теплообмен и уравнивание температур между стеклами. Для вакуумных стеклопакетов размером от 0,4 м² задача пока еще не решена.

Следующий недостаток заключается в том, что дистанционные прокладки между стеклами служат мостиками холода, и поэтому именно в местах расположения прокладок может локально образовываться нежелательный конденсат. Такое явление имеет место тем чаще, чем ниже температура с наружной стороны остекления и чем выше разница температур между обоими стеклами. Наиболее сильно конденсат образуется во внешнем остеклении зданий в холодное время года или в вакуумных стеклопакетах в холодильных установках. Представленные на рынке вакуумные стеклопакеты не приспособлены для минимизации этого эффекта в достаточной степени или его предотвращения.

Недостатком остекления обычными вакуумными стеклопакетами является также невозможность обеспечения пригодности в исполнениях любых геометрических форм, очертаний и размеров. Это особенно актуально для вакуумных стеклопакетов дугообразной, искривленной и других произвольных форм.

Следующий недостаток заключается в значительной дороговизне обычных вакуумных стеклопакетов по сравнению с традиционными стеклопакетами. До настоящего времени не удалось значительно снизить себестоимость изделий за счет улучшения технологии производства.

Задачей данного изобретения является разработка улучшенного теплоизолирующего элемента остекления, лишенного недостатков обычных вакуумных стеклопакетов. Следующая задача изобретения заключается в разработке улучшенного конструктивного элемента с таким элементом остекления и недорогостоящей технологии изготовления элементов остекления и конструктивных элементов.

Решение поставленных задач достигнуто путем разработки теплоизолирующего элемента остекления, конструктивного элемента и технологии с признаками независимых пунктов формулы изобретения. Целесообразные внешний вид и способы применения определяются зависимыми пунктами формулы изобретения.

Как указано в первом пункте формулы изобретения, разработан такой элемент остекления, в котором первый лист стекла направлен наружу, второй направлен вовнутрь и по меньшей мере еще один третий лист стекла устанавливается между первым и вторым листом стекла, причем листы стекла соответствуют следующим требованиям. На коэффициент поглощения солнечного излучения A₁ первого (всегда направленного наружу) листа стекла и коэффициент поглощения солнечного излучения A₂ второго (всегда направленного внутрь) листа стекла распространяется действие условия

0,3≤(A₁/A₂)≤4 (1)

при этом коэффициент поглощения солнечного излучения A₃ третьего (всегда расположенного между другими) листа стекла должен соответствовать условию

A₃≤0,17 (2)

(предпочтительно A₃≤0,10). Следующий важный признак элемента остекления согласно изобретению заключается в нанесении низкоэмиссионного покрытия на внутреннюю поверхность по меньшей мере одного из стекол. Низкоэмиссионному покрытию присущ коэффициент эмиссии преимущественно ≤0,16, наиболее предпочтительный уровень составляет ≤0,09, например =0,05. Преимущество взаимодействия по меньшей мере одного слоя низкоэмиссионного покрытия с поглотителем солнечного излучения согласно условий (1) и (2) заключается в снятии таким образом термического напряжения, возникающего при большой разнице температур между внешней и внутренней поверхностями элемента остекления.

По второму аспекту изобретения разработан конструктивный элемент, содержащий по меньшей мере один элемент остекления согласно изобретению. Предлагаемый конструктивный элемент согласно изобретению содержит по меньшей мере один элемент остекления согласно изобретению по меньшей мере одним дополнительным стеклянным элементом, представляющим собой лист стекла или по меньшей мере одну систему из листов стекла. Например, на элемент остекления с одной стороны может быть прикреплен дополнительный элемент из стекла.

Альтернативно возможна установка нескольких элементов из стекла с одной или обеих сторон элемента остекления.

Конструктивный элемент согласно изобретению может содержать по меньшей мере один элемент остекления согласно изобретению в сочетании с традиционным стеклопакетом.

Третий аспект данного изобретения состоит в получении способа изготовления элемента остекления согласно изобретению, который предполагает термическую закалку пачек листов стекла, устанавливаемых в элемент остекления.

Разработчиком установлено, что элемент остекления, соответствующий вышеуказанным условиям, не будет иметь недостатков обычных вакуумных стеклопакетов. Результаты проведенных опытов, ко всеобщему удивлению, демонстрируют возможность достижения полной эксплуатационной пригодности элемента остекления согласно изобретению или конструктивного элемента с его использованием даже под воздействием самых разнообразных, в том числе чрезвычайных внешних условий, независимо от их размеров. Специфика конструкции элемента остекления согласно изобретению обеспечивает выполнение условий (1) и (2) по поглощению солнечного излучения A₁, A₂, A₃ стеклами, результатом чего является полная эксплуатационная пригодность листов стекла. При этом действие условия (2) не ограничивается только теплоизолирующими элементами остекления с тремя стеклами, а распространяется и на элементы остекления с более чем тремя стеклами.

Результаты, полученные изобретателем, были неожиданными и достойными удивления, так как зависимость эксплуатационных характеристик, в том числе устойчивости и долговечности, элемента остекления от соответствия поглощения солнечного излучения отдельными стеклами приведенным условиям не была известна по обычным стеклопакетам или традиционным вакуумным стеклопакетам. Наибольшей неожиданностью стал тот факт, что основную роль для решения поставленной задачи играют не такие мелкие элементы, как конструкция дистанционных прокладок (материал, форма, размер, способ монтажа) и вакуумное уплотнение по периметру (материал, геометрия). Первичное значение для решения поставленных задач имеет раздельный анализ поглощения солнечного излучения A_i отдельными стеклами в разрезе всего цветового спектра от около 280 нм до 2500 нм.

Изобретателем установлено, что именно выполнение условий (1) и (2) обеспечивает минимизацию механических нагрузок на весь элемент остекления или на конструктивный элемент и в результате помогает предотвращать повреждения и поломки. Соблюдение указанных условий (1) и (2) связано с наложением различных сил (сдвиговое усилие, сжатие и растяжение) таким образом, что результирующее усилие, важное для полноценной эксплуатационной пригодности изделий, снижается и не достигает критической точки, приводящей к поломке и разрушению.

Это изобретение имеет большое практическое значение, так как эксплуатационная пригодность и, как следствие, полная функциональность теплоизолирующего элемента остекления согласно изобретению в изделиях различных размеров и геометрии будет определяться простыми правилами и инструкциями. Благодаря данному изобретению пользователь получает в свое распоряжение удобный инструментарий для адаптации элемента остекления к специфике конкретного объекта.

В целом, под «элементом остекления» понимается оконная конструкция, предназначенная для монтирования в стену, например стену постройки, стенку транспортного средства или корпуса (резервуара) или технического аппарата. Элемент остекления имеет наружную и внутреннюю часть, т.е. при монтаже в стену или аппарат соблюдается определенная направленность. Целесообразно устанавливать элемент остекления так, чтобы его наружная сторона была обращена к граничащему пространству с более низкой температурой, чем с внутренней стороны. Наружная сторона элемента остекления направлена, например, на внешнее окружение стены, в то время как внутренняя сторона - на внутреннее пространство окружаемого стеной помещения. Как правило, температура окружающей среды - ниже температуры в помещении. При применении для остекления аппарата температуры могут быть распределены обратным образом, например в холодильном агрегате, в таких случаях называемая наружной сторона направлена на внутреннее пространство аппарата.

Элемент остекления согласно изобретению демонстрирует коэффициент теплопередачи (U-фактор) преимущественно ниже или равно 0,8 Вт/(м²·K), желательно ниже или равно 0,6 Вт/(м²·K). Изобретателем установлено, что именно при таком низком уровне теплопередачи наиболее выражена улучшенная эксплуатационная пригодность элемента остекления согласно изобретению, о чем было неизвестно относительно обычных вакуумных стеклопакетов. Понятие «лист стекла» в данном тексте обозначает, в общем, листообразный конструкционный элемент из прозрачного, аморфного, некристаллизованного твердого материала. Элемент остекления согласно изобретению может состоять из ровных или гнутых листов стекла. Для изготовления стекла целесообразно использовать закаленные или незакаленные материалы, известково-натриевое стекло, малощелочное или бесщелочное силикатное стекло, кристаллизованное или частично кристаллизованное стекло или их комбинации. При применении закаленного стекла материал подбирается таким образом, чтобы напряжение сжатия на поверхности стекла составляло не ниже 75 МПа.

Положительным моментом является наличие различных возможностей для нанесения низкоэмиссионного покрытия на не менее чем одну из внутренних поверхностей листов стекла. Например, можно нанести низкоэмиссионное покрытие только на одну из внутренних поверхностей стекла, направленную на полость между стеклами, образующуюся между первым, направленным наружу стеклом и смежным стеклом. В качестве альтернативы возможно нанесение низкоэмиссионного покрытия на две поверхности: при этом одна из этих поверхностей будет внутренней стороной первого наружного стекла, а вторая поверхность - одной из внутренних поверхностей в элементе остекления, желательно, внутренней поверхностью второго направленного внутрь помещения стекла. Кроме того, возможно нанесение низкоэмиссионного покрытия на три поверхности, при этом целесообразно не наносить покрытие на ту поверхность внутреннего стекла, которая направлена на первое наружное стекло. Целесообразность каждого из приведенных вариантов нанесения определяет специфика конкретного остекления, особенно в разрезе предупреждения возникновения термического напряжения.

Низкоэмиссионное покрытие содержит по меньшей мере один из следующих компонентов: серебросодержащие композиции, полупрозрачные металлы, электропроводящие оксиды или равноценные материалы (материалы, имеющие соответственно низкую эмиссионную способность). Возможно смешанное применение этих конструкций. Применение указанных материалов так мало изменяет внешний вид элемента остекления, что это практически незаметно.

Эти преимущества изобретения реализуются при условии выполнения одного или нескольких из нижеследующих признаков. Толщина первого и второго стекла должна составлять ≤10 мм, предпочтительно ≤6 мм. Предпочтительная толщина внутренних стекол, устанавливаемых между первым и вторым, ≤6 мм. Наиболее выгодная толщина расположенного внутри стекла ≤3 мм. Преимущества элемента остекления по весу и обслуживанию наиболее четко проявляются при толщине хотя бы одного внутреннего стекла ≤1,8 мм.

Прочие признаки и частные варианты изобретения, являющиеся его преимуществами, разъясняются далее в описании примеров выполнения согласно изобретению со ссылкой на сопровождающие фигуры, где показано:

фиг.1А и 1Б: Схематичные виды в поперечном разрезе для описания вариантов выполнения элементов остекления согласно изобретению;

фиг.2A и 2Б: Детальное изображение углов стекла, используемых согласно изобретению;

фиг.3: Схематичный вид контрольной камеры для проверки элементов остекления согласно изобретению в поперечном разрезе;

фиг.4: Схематичный вид в поперечном разрезе для описания предпочтительного размещения дистанционных прокладок, используемых согласно изобретению;

фиг.5A и 5F: Схематичные виды в поперечном сечении для описания предпочтительного расположения уплотнения по периметру согласно изобретению;

фиг.6: Схематичный вид в поперечном сечении для описания компенсирования неровностей стекла в элементе остекления согласно описанию;

фиг.7A-7E: Схематичный вид для описания технологии изготовления элементов остекления согласно изобретению;

фиг.8: Схематический вид в поперечном разрезе способов выполнения конструктивного элемента согласно изобретению; и

фиг.9 и 10: Прочие элементы предпочтительных вариантов выполнения конструктивных элементов согласно изобретению.

Способ изготовления элементов остекления согласно изобретению.

На фиг.1А и 1Б в поперечном сечении схематически изображены варианты выполнения элемента остекления 10 согласно изобретению (частичное изображение). Теплоизолирующий элемент остекления 10 согласно изобретению представляет собой конструкцию из расположенных примерно параллельно друг другу по меньшей мере одного первого, направленного наружу стекла 1, одного второго, направленного внутрь помещения стекла 2, и одного третьего, расположенного между ними стекла 3, причем стекла 1, 2, 3 имеют примерно одинаковые размеры.

Целесообразно применение такого стекла, которое сможет выдерживать внешнее давление усилия, создаваемого воздействием массы около 10 тонн на квадратный метр или больше. При этом для стекол 1, 2, 3 желательно использовать материал с наименьшим возможным коэффициентом термического расширения, например, ориентировочно ≤50×10^-6 K^-1. Подходят различные по меньшей мере частично прозрачные материалы, например стекла, стекловидные материалы, твердые и термически стабильные пластики, композиционные и соединительные материалы или равнозначные материалы или их комбинации. В дальнейшем описании приводятся примеры с использованием стекла, хотя теплоизолирующий элемент остекления согласно изобретению предполагает не только такой материал.

Толщина стекол 1, 2, 3 зависит от конкретного случая применения и определяемых его спецификой практических требований. Чтобы снизить общий вес и, соответственно, вес конструктивного элемента, стекла 1, 2 в зависимости от конкретной цели применения и размеров стекол, как правило, имеют толщину меньше или равно 10 мм. Наиболее выгодным представляется использование стекла 3, устанавливаемого между стеклами 1, 2, толщиной не более 6 мм. Однако, если вследствие статических расчетов и/или в целях шумоизоляции или решения других задач используется более толстое стекло, то такая возможность также реализуема при помощи настоящего изобретения.

Стекла 1, 2, 3 могут состоять из нормального отдельного стекла, которое может иметь цветное тонирование, функциональные покрытия для теплоизоляции, защиты от солнечных лучей, отражения и поглощения лучей, регулирования освещения и т.д. или их комбинации, нанесенное печатное и/или рисованное изображение и/или их комбинацию, которое может быть подвергнуто пескоструйной обработке и т.д. Используемые стекла могут состоять из нескольких вышеуказанных отдельных стекол, соединенных между собой известными специалистам способами, например системы соединения пленками или литыми смолами, склеивание или т.п. Также возможно комбинирование отдельных стекол, например, с пластиком, металлом, минеральными волокнами и/или ткаными материалами или содержащими их материалами и т.п.

В полостях 4-1, 4-2 между стеклами 1, 2, 3 по всей поверхности устанавливаются дистанционные прокладки 5. Численность, размеры, форма, используемый материал и расположение прокладок, а также расстояние между стеклами определяются пользователем таким образом, чтобы остекление обладало достаточной для практического использования прочностью, стекла не сталкивались друг с другом под воздействием давления или прочих механических и/или термических нагрузок, поверхность стекол не повреждалась и не разрушалась, а потенциальное число мостиков холода было минимальным. Также следует учесть эстетический аспект установки дистанционных прокладок 5. Для этого следует располагать прокладки 5 таким образом, чтобы они были практически незаметны невооруженным взглядом, а также не производили негативного отталкивающего впечатления на пользователя за счет отражения и цвета.

Плоскостное расположение дистанционных прокладок 5 обычно похоже на правильный точечный растр с расстоянием между точками от 20 до 50 мм. При этом необязательно соблюдать одинаковое расстояние между точками. Так как нагрузка давлением на стеклянную конструкцию с четырьмя точками опоры распределяется по всей поверхности неравномерно, то на участках с большими механическими нагрузками (особенно на углах или по диагоналям) дистанционные прокладки размещаются плотнее, а на участках с меньшими нагрузками соответственно реже. Таким образом, можно уменьшать число дистанционных прокладок или, наоборот, увеличивать его на нагруженных участках, что обеспечивает улучшенную теплоизоляцию и светопропускные свойства, а также улучшенную эстетику для конструктивного элемента.

При использовании незакаленного стандартного флоат-стекла (известково-натриевое стекло) оптимальное расстоянием между дистанционными прокладками 5 в зависимости от их диаметра и конкретной геометрии составляет 15-40 мм. Особое преимущество дает применение стекол с закаленной поверхностью, что позволяет увеличить дистанцию между прокладками ориентировочно до 60 мм. Желательно применять закаленные стекла с давлением сжатия на поверхности не ниже 75 МПа. Такое стекло можно изготовить при помощи известных на сегодняшний день технологий, например термическая (термически закаленное/предварительно напряженное или полузакаленное стекло) или химическая закалка (ионный обмен на поверхности стекла на глубину ориентировочно до 150 µм).

Альтернативно можно по желанию придать поверхности стекла дополнительные свойства путем нанесения твердых и/или антифрикционных покрытий на внутренние поверхности 1-2, 3-1, 3-2 и/или 2-1. Такие покрытия стекла состоят из прозрачных или полупрозрачных твердых частиц: оксидов, нитридов, оксинитридов, карбидов и карбонитридов металлов и т.д., углерод- и кремнийсодержащих соединений, других равнозначных материалов или их комбинаций. Толщина слоя таких покрытий должна быть не менее 0,1 µм. Нанесение покрытия осаждением светопоглощающих металлов или металлических сплавов также возможно, однако в таком случае толщина покрытия составляет ориентировочно всего 20 нм, чтобы элемент остекления оставался достаточно прозрачным.

При изготовлении стекол 1, 2, 3 желательно не допускать образования по углам трещин, раковин или других видимых повреждений. Лазерная резка с CO₂- или Nd-YAG-лазерами, например, позволяет получить достаточно хорошее качество обработки углов и кромок. Как было установлено в дальнейшем, углы стекол особенно чувствительны к влиянию уплотнения. Многие повреждения происходят именно отсюда. Это связано предположительно с образованием локальных механических напряжений именно на данных участках. Поэтому чрезвычайно полезным будет округление углов стекол 1, 2 и/или 3 в соответствии с фиг.2А. Для этого выполняется, например, механическая обработка углов шлифованием, при этом радиусы закруглений в зависимости от размера стеклянной детали составляют ориентировочно не менее 5 мм, желательно больше или равно 10 мм. Другим мероприятием, значительно улучшающим механическую устойчивость и надежность элементов остекления, является выполнение скоса G протяженностью L_G не менее 1 мм с обеих сторон, не превышая 35% толщины стекла.

Дистанционные прокладки 5 размещаются по меньшей мере на одной из обращенных к вакууму поверхностей стекла при помощи адгезивных связующих. Для этого на соответствующее стекло местно наносится специальный клей или материал для сварки, например неорганические материалы для трафаретной печати, стеклоприпой, органические или неорганические соединения, клей или другие соединяющие материалы. Нанесение выполняется по известным технологиям, например трафаретная печать (шелкография), обычная печать (струйная печать), метод микродозирования, печатные валки и т.п. Затем дистанционные прокладки известными приспособлениями и способами механически фиксируются в определенных точках. Чтобы клеевое соединение между прокладкой и поверхностью стекла было прочным, фиксирующее вещество подвергается закалке известными методами, например облучение (ультрафиолетовыми или инфракрасными лучами, микроволновым излучением, концентрированным лазерным светом и т.д.) и/или определенный вид тепловой обработки или другие известные процессы. Затем на обработанный таким образом лист стекла можно укладывать следующий лист стекла и повторять описанный процесс так часто, пока элемент остекления не будет готов.

В некоторых случаях фиксация дистанционных прокладок не требуется. В таком случае первоначальная фиксация дистанционных прокладок на стекле, необходимая для их установки, выполняется с использованием летучих соединений и материалов в качестве средств фиксации или действия электростатической силы притяжения.

Чтобы создать вакуум между стеклами и поддерживать его долгий срок, для изготовления дистанционных прокладок 5 используют такие материалы, которые устойчивы к сжатиям и сдвиговым воздействиям, имеют высокую температурную стабильность и способность выдерживать большие температурные нагрузки, а также не выделяют каких-либо газов или подобных веществ. Как показали проведенные опыты, дистанционные прокладки должны быть изготовлены из материала со способностью выдерживать давление от 350 МПа до 1000 МПа и выше. В этих целях благодаря хорошим механическим свойствам подходят различные металлы, например титан, тантал, молибден, вольфрам, медь, платина, хром, никель, железо, кобальт, ниобий, алюминий и т.д. Возможно использование их соединений или сплавов (например, различные сорта стали: Ni-Cr-сталь, Inconel, Invar и т.д.) или других содержащих их материалов. Во избежание чрезмерных теплопотерь через элемент остекления для изготовления дистанционных прокладок целесообразно использовать такие металлосодержащие материалы, которые наряду с низким коэффициентом термического расширения имеют минимальную теплопроводность, как это свойственно различным маркам нержавеющей стали, Inconel, Invar или микро- и нанопористых металлосодержащих материалов.

Оптимальная минимизация теплопотерь дистанционными прокладками обеспечивается их изготовлением из известных в настоящее время теплоизолирующих материалов, имеющих теплопроводность ориентировочно ниже 25 Вт/(м·K), предпочтительно ниже 5 Вт/(м·K). Таковыми являются такие хорошо выдерживающие нагрузки давления материалы как карбиды, нитриды, карбонитриды, оксиды (например, оксид алюминия или оксид циркония), известные как керамика и фарфор или эмаль материалы, неорганические и/или органические композиционные и соединительные материалы, золегелевые соединения, стеклоприпои, стекло или другие стекловидные материалы, прочие равнозначные материалы или содержащие эти вещества материалы или собранные из них конструкции. Возможно также использование подходящего для использования с вакуумом твердого клея, содержащего по меньшей мере одно из указанной группы веществ: акрилаты, цианоакрилаты, смолы, эпоксидные системы, полиуретаны, силаны и тому подобное. На дистанционные прокладки 5 с помощью известных технологий можно наносить дополнительные покрытия, служащие для снижения уровня отражения, окрашивания, обеспечения необходимой электропроводности, антифрикционных свойств, повышения твердости поверхности и т.д. Материалы, используемые с дистанционными прокладками 5, целесообразно поставлять сразу в форме жидкостей, паст, клеевых смесей или в аналогичных формах и наносить их известными методами сразу на поверхность стекла без дорогостоящего позиционирования, например трафаретная, струйная печать или подобные методы. Однако возможно применение и таких известных дистанционных приспособлений, которые, подобно сендвич-конструкциям, состоят из прочного стержня (металлов, сплавов, керамики и т.д.) с дополнительными функциональными покрытиями, или других многослойных конструкций, что улучшает принятие воздействия внешнего усилия давления и других, прежде всего тангенциально действующих, сдвиговых усилий.

Для поддержания установленного расстояния между стеклами 1, 2, 3 можно применять вкладыши, размещаемые на всей или части поверхности или на части поверхности в полости 4. В качестве вкладышей хорошо подходит тонкая стеклянная плитка, известные механически прочные микропористые материалы и т.п. Однако вследствие значительно более высокой теплопроводности между отдельными стеклами хорошие показатели коэффициента U не были достигнуты.

Форма дистанционных прокладок 5, в принципе, не подлежит каким-либо ограничениям. Наряду с цилиндрической формой возможно использование ромбовидной, прямоугольной, треугольной, сферической, кольцеобразной, гнутой, овальной, шаровидной и жемчугоподобной, трапециевидной или пирамидальной форм, в виде проволоки (формованной или неформованной) или видоизмененных форм или подобных геометрических форм, сечений и т.д. Основной фактор - обеспечение механической стабильности и прочности всего элемента остекления.

Наиболее простыми в производстве и обращении оказались шаровидные, а также шайбообразные, кольцевидные и пластинчатые стеклянные элементы типичных геометрических форм и размеров (диаметра). Ввиду оптимальной оптической адаптации между стеклами 1, 2, 3 и дистанционными прокладками 5 последние можно изготавливать более крупными, не изменяя этим визуального восприятия смотрящим человеком. Для данной цели можно успешно использовать практически любые представленные на рынке стеклянные материалы, например известково-натриевое стекло, бесщелочное или малощелочное силикатное стекло, кварцевое стекло и т.д. Если стекла 1, 2, 3 и дистанционные прокладки 5 изготовлены из одинакового или похожего материала, то для их соединения рекомендуется использовать диффузионное связующее. Целесообразно дополнительное закаливание и нанесение известными термическими или химическими технологиями твердого и/или антифрикционного покрытий на поверхность изготовленных из стекла дистанционных прокладок. В этом случае предпочтительный коэффициент трения скольжения антифрикционных покрытий должен быть ориентировочно менее или равно 0,3. Кроме тефлона в этих целях подходят известные из области техники углерод-, кремний- и фторсодержащие соединения или их комбинации с толщиной слоя покрытия от 0,1 µм до примерно 5 µм или металлические покрытия.

Также возможно применение так называемого поверхностно-структурированного стекла. В процессе производства стекла при помощи валков и/или тиснением поверхности стекла в размягченном или частично размягченном состоянии наносится мелкий структурный или выпуклый рисунок. Такие структуры, нанесенные согласно дизайн-проекту, впоследствии выполняют функции дистанционных прокладок 5.

На фиг.1 дан пример дистанционных прокладок 5 цилиндрической формы. Их диаметр составляет меньше 1,5 мм, предпочтительно менее или равно 1 мм, а высота - ориентировочно от 0,1 мм до 1,5 мм, предпочтительная высота - от 0,2 мм до 1 мм.

Следующим шагом является укладка листов стекла 1, 2, 3 друг на друга вровень или с некоторым смещением и создание уплотнений 6-1, 6-2. Для повышения герметичности уплотнение 6-1, 6-2 можно завести по всем или некоторым углам за угол стекла (смотри 601 на фиг.1). Соединительный кромочный профиль 6-1, 6-2, 601 образуется путем аппликации герметизирующего материала в виде заготовленных паст или суспензий, порошков, гранулятов, проволоки, лент или пленок и т.п., причем для 6-1, 6-2, 601 могут быть использованы разные материалы.

Для придания уплотнению 6-1, 6-2 механической жесткости его ширина по всему периметру должна быть не менее 3 мм, желательно - не менее 5 мм. В виду особенной интенсивности механических нагрузок на углы стекол целесообразно механически укрепить эти участки, как показано схематически на фиг.2Б. Для этого на данные зоны наносится дополнительный уплотнительный материал. Желательная ширина B_D уплотнения, скругленного по диагоналям, составляет не менее 8 мм. Для практической работы хорошо подходит следующее правило: ширина слоя уплотнения B_D по углам должна быть шире минимум в 1,5-2 раза, чем ширина B_R уплотнения 6-1, 6-2 по периметру.

При изготовлении соединительного кромочного профиля могут быть внедрены известные специалистам методы из области вакуумной техники, техники на основе вакуумных трубок и производства ламп. Возможно применение систем сварки металла со стеклом или стеклоприпоев (например, металлы, металлические соединения и сплавы с одним из таких компонентов как олово, свинец, индий, медь, цинк и/или серебро и т.д.), размягчающегося при низких температурах стекла или подобных стекловидных материалов, стеклянных фритт и т.д. Также возможно применение неорганических и/или органических композиционных материалов, золегелевых соединений, содержащего органические вещества клея или полимерных систем (с присадками и без них) или подобных материалов с низкой проницаемостью. Желательно, чтобы применяемый согласно изобретению клей содержал по меньшей мере одно из данной группы веществ: акрилаты, цианоакрилаты, смолы, эпоксидные системы, полиуретаны, силаны и тому подобное. Затвердевание, наплавление, полимеризация и т.д. герметизирующего материала выполняются либо интегральным облучением или облучением на определенной длине волн (от УФ до ИК излучения, микроволновое излучение, концентрированное лазерное излучение и т.д.), либо тепловой обработкой (например, традиционный или индукционный нагрев, нагрев сопротивлением для электропроводящих материалов и т.д.), либо их комбинацией. Для экономного изготовления элементов остекления целесоборазно использовать такие герметики, которые могут скреплять детали при низких температурах, а именно ниже 350°C, желательно даже ниже 250°C. Герметизацию стекол 1, 2, 3 по кромкам можно проводить как при атмосферном давлении, так и в вакууме.

Для минимизации теплопотерь за счет теплопроводности и тепловой конвекции в камерах 4-1, 4-2 в отличие от атмосферного давления p₀ создается пониженное давление p_V (вакуум) ориентировочно от 10^-1 до 10^-3 или ниже. Для этого используется вакуумное оборудование. Остаточные газы и влага из полости между стеклами 1, 2, 3 отсасываются через отдельное отверстие или отверстие 7 (фиг.1Б). При создании вакуума целесообразно установить регулятор температуры на достаточно высокий уровень не ниже 60°C, чтобы добиться наилучшей десорбции оставшейся влаги в камерах 4-1, 4-2. Чтобы сократить время откачки газов и влаги, отверстие 7 должно иметь диаметр не менее 2 мм. После завершения откачки отверстие 7 герметично закрывают крышкой 8. Выкачку можно выполнять через трубку, которую вводят в отверстие 7 и перед выкачкой герметично приклеивают или припаивают у верхней стороны стекла 2. По достижении требуемого конечного давления трубка термически заплавляется с верхнего конца или герметично закрывается другими известными методами. Дополнительная крышка или подобная деталь поможет обеспечить д