一、什么是中空玻璃真空玻璃

许多人会将真空玻璃与中空玻璃两者稠浊。
虽然构造上有相似之处,但中空玻璃两片玻璃之间还是以空气为主的,其构造没有真空技能的运用。

连氏铝合金门_真空玻璃替代中空玻璃的投资机会 实木门

中空玻璃由美国人于1865年发明,它是用两片(或三片)玻璃,利用高强度高气密性复合粘结剂,将玻璃片与内含干燥剂的铝合金框架粘结,制成的高效能隔音隔热玻璃。

真空玻璃是一种新型玻璃深加工产品,真空玻璃是将两片平板玻璃四周密闭起来,将其间隙抽成真空并密封排气孔,两片玻璃之间的间隙为0.3mm,真空玻璃的两片一样平常至少有一片是低辐射玻璃,这样就将通过真空玻璃的传导、对流和辐射办法散失落的热降到最低,其事情事理与玻璃保温瓶的保温隔热事理相同。
真空玻璃是玻璃工艺与材料科学、真空技能、物理丈量技能、工业自动化及建筑科学等,多种学科、多种技能、多种工艺协作合营的硕果。

二、真空玻璃的性能更优于中空玻璃

中空玻璃是单层普通玻璃的升级产品,真空玻璃是中空玻璃的升级产品。
两者的外不雅观和构造基本相同,都是由两层玻璃组成。
差异在于前者的两层玻璃是普通的空气或氩气,而真空玻璃是真空,这使得它们的性能有很大的不同。

1、保温性能比较

真空玻璃是新一代节能建筑玻璃。
其保温性能是中空玻璃的两倍,是单片普通玻璃的四倍。
12.4mm厚的钢化真空玻璃可能具有32mm厚的德国三重中空玻璃三倍的隔热和耐热性能。
真空玻璃的U值可低至0.4W/m2K,中空玻璃为3.4W/m2K。

2、抗结露性能比较

在相同湿度条件下,真空玻璃的冷凝温度较低,测试表明真空玻璃只有在-50℃以下才会涌现冷凝征象。
这对付寒冷地区的冬季采光极为有利,真空玻璃不会涌现中空玻璃常涌现的“内凝露”问题。
“内结露”是由于中空玻璃中的水分在较低温度下凝集,根本无法去除,严重影响视力和采光。
可见,真空玻璃具有较高的耐热性,并且比中空玻璃具有更好的抗凝露性能。

3、隔音性能比较

下表显示,普通中空玻璃的隔音只有20.8dB,真空玻璃的隔音可以达到38dB,险些是普通中空玻璃的两倍;纵然在白天,配备真空玻璃的门窗也能将室内噪音降落至29dB,室外环境噪音降落50%以上,知足寝室夜间噪音小于新版《建筑环境通则》规定30dB。

4、抗风压性能比较

中空玻璃厚度的一半,真空玻璃的抗风压性能达到国家标准最高水平; 是中空玻璃的两倍。
钢化真空玻璃是由两片钢化玻璃和钛合金在大气压下连接而成的超薄材料。
在外力浸染下具有很高的抗变形能力。
我们的工业钢化真空玻璃技能提高了其抗风压和强度,远优于普通真空玻璃和充氩钢化低辐命中空玻璃。

5、节能效果比较

单真空比中空玻璃节能30%,真空复合low-e比中空玻璃节能60%。
此外,真空玻璃采取分外材料密封,可以改变中空玻璃因密封胶失落效而导致的进气问题。
这意味着每年可以节省大量能源用度。

三、中空玻璃和真空玻璃的发展进程

中空玻璃发展进程:

中空玻璃的生产始于20世纪60年代,距今已走过了五十年的发展进程,抽芽阶段(1964年~1984年),发展阶段(1985年~1994年),成熟阶段(1995年~2004年),发展壮大阶段(2005年~2014年),这阶段海内里空玻璃产品除完备知足市场须要外,更多地走出国门,海内里空玻璃生产企业达到2000家以上,产量从6000万m2上升到4亿m2;产品品种极大的丰富,相继涌现了内置百叶中空玻璃、热镜中空玻璃、真空复合中空玻璃等新产品,呈现出一批标志性建筑,包括国家大剧院、上海中央大厦、广州东塔、迪拜哈里发塔、新加坡金沙大酒店等。
中空玻璃在中国推广花了20年韶光,未来真空玻璃取代中空玻璃是一定趋势。
随着工艺的不断进步,两者的本钱未来有望持平。

真空玻璃发展进程:

自1893年,英国人占姆士·杜瓦发明了保温瓶后。
人们一贯在考试测验如何将保温瓶技能运用到建筑玻璃窗上。
沿着杜瓦开辟的道路,1913年卓勒在其专利首次提出了真空玻璃的观点。
之后,从20世纪80年代起,天下对真空玻璃的研发逐渐生动起来。
从1985年开始,美国克罗拉多太阳能研究所由D.K.Benson教授领导的真空玻璃研究组,创立了很多值得后人借鉴的技能理论、思路和实验室数据。
根据这些研究成果,悉尼大学运用物理系R·E·Collins教授领导的研究组进一步改进工艺,并于1989年试制出样品。

紧接着,天下上首块1m×1m的平板真空玻璃样品与1993年在悉尼大学问世。
1994年,日本板硝子株式会社(NSG)购买了悉尼大学的专利利用权,并于1997年正式生产出真空玻璃产品。
1998年,中国真空玻璃开始发展,但直到2008年,中国制订了天下上第一个真空玻璃行业标准JC-T1079-2008后,真空玻璃的“庐山真面孔”才快速地被国人所知晓。

真空玻璃在海内经由了20多年的发展,根本理论、根本工艺、产品构造、运用领域都已经基本成熟,但是目前只有为数不多的公司在经营这个新兴家当。
从经济学标准来看,真空玻璃在海内还是一个十分年轻的领域。
纵不雅观真空玻璃20年的进展,海内已经完成了以下事情进程:由真空玻璃理论、实验室制备扩展到工业化生产,并进行诸多案例的运用;在海内首创了钢化真空玻璃、夹胶真空玻璃的升级型产品,有效提升了真空玻璃的安全性;探索并履行真空玻璃的金属化封接工艺,我国真空玻璃技能水平连续领跑环球。

四、真空玻璃国内外竞争格局

环球市场紧张真空玻璃单元生产商包括Nippon Sheet Glass、Guardian Glass、Vitro Architectural Glass、AGC和LandGlass等,按收入计,2021年环球前四大厂商霸占大约 10%的市场份额。

A、国外真空玻璃生产企业都是采取玻璃焊料封边和封口,紧张有:

1、日本板硝子集团(NSG),从1997年开始坚持按悉尼大学专利生产,精益求精,通过子公司Pilkington进入欧洲市场。

2、日本旭硝子集团(AGC),2019年3月AGC欧洲分公司与松下互助在比利时的AGC子公司interpane建成一条真空玻璃生产线。

3、松下集团,其真空玻璃首先由其全资拥有的美国冷柜制造商Hussmann公司利用,将用作便利店和超市中冷柜的玻璃门。

4、美国佳殿集团,美国玻璃巨子佳殿十多年前研究,2018年通过子公司进入美国建筑和冷柜市场。

在上世纪70年代第一次能源危急后,西方国家掀起研发节能玻璃的热潮。
除Low-E玻璃和干系联的中空玻璃外,美国科罗拉多太阳能研究所和悉尼大学相继研发真空玻璃,后者于1997年使其专利在日本板硝子公司(NSG)实现家当化,先后建立了年产量10万平方米和50万平方米的生产线。
但总体上看,过去10余年来国外在真空玻璃技能上和商业上都无显著建树,国际上有关研发也一度走向低潮,但中国在真空玻璃的研发上却后来居上。

天下各国再次重视真空玻璃的研发,美国Guardian公司近年又规复了过去曾进行多年的真空玻璃研发,希望用它与Low-E镀膜技能结合的上风及其市场上风开启真空玻璃市场;欧洲多个国家都在加紧研发,如此届国际玻璃展上,德国斯图加特大学和BBG公司展出了U值为0.6W/m2·K的真空玻璃样品和生产线流程图;捷克和中国台湾等多家公司也展出了样品。
韩国LGhansys公司已建立了试验生产线并于2010年8月宣告开始发卖真空玻璃。
韩国EAGON和HanwhaL&C两家公司也宣告2011年要发卖自己研制的真空玻璃。
无论在中国还是国外,有许多研发单位正在专一苦干,都希望在这一领域有所打破。

B、海内做真空玻璃的企业超过10家,目前产能都比较小,我国真空玻璃企业数量居天下之冠,由于上一代节能玻璃-中空玻璃的关键技能和设备大多是西方创造的,我们迎头赶上。

1、 北京新立基真空玻璃技能有限公司,2018年被迫停产,原班人马坚持3年创立新新厚生科技有限公司,2021年规复第一条产线10万平米。

2、 四川零零昊科技有限公司,以新立基职员为技能骨干,四川南充,2020年新上了真空玻璃产线10万平米,投产很块有客户,已生产2万多平方米。

3、 中国建筑材料科学研究总院下属玻璃院技能团队联合北街那个嫡之星玻璃机器有限公司开拓培植年产5万平米示范线。

4、 济南中腾润业真空玻璃科技有限公司(青岛中腾致远)2021年量产

5、 沃卡姆(山东)真空玻璃科技有限公司已在济南莱芜区建成真空玻璃产线

6、 在世界首先建成金属封边真空玻璃生产线的洛阳兰迪,经由14年的技能沉淀,2020年有打破。
通过对现有10万平米生产线升级改造,可以达到不通规格20万平方的产能。
【2011年,兰迪研发出第一块1000X650 mm的钢化真空玻璃样品;2015年,兰迪V玻(真空玻璃)自动化生产线建成投产。

7、 金属封接真空玻璃领域后起之秀深圳理大玻璃,步进式连续真空炉一步法生产线,在河南鹤壁县成立鹤壁理大特种玻璃制造有限公司建立一条新产线,2022年投产。

8、 和理大类似工艺的淄博晟方铭,还要重庆拓友、上海晶尔、湖北晶尔、青岛亨达、青岛乐克、河南龙旺、天津沽上,会昌圣帝,丹东连氏,厦门维爱吉,这些企业有的已有生产线,有的正在建厂。

9、 四川英诺维新材料科技有限公司,厂区面积达到了3万平方米,公司的一期项目已在大竹完成投资1.2亿元。
为了将重庆总部迁居到大竹,他们已动手准备二期项目培植,二期项目要培植四条连续自动化生产线,估算投资5至7亿元”。

10、 陕西雨花石节能科技有限公司,已经投资了1000多万元,产能5万平方米。
2019年创立,目前可生产15002000尺寸以内的钢化真空玻璃。

11、 哈尔滨鑫马科技发展有限公司,真空玻璃领域中唯一拥有“国家科技部科技项目评审专家”的企业,也是海内第一家“国家火炬操持”企业。
U值可以做到0.2

五、海内真空玻璃家当之前发展缓慢的缘故原由

影响真空玻璃市场发展缓慢紧张缘故原由有:专利的限定和技能的封闭导致产能很小;受限于设备和工艺,无法制备大尺寸版面;设备和工艺较繁芜,生产本钱远高于中空玻璃;供应端跟不上,家当化程度差,生产本钱较高;经济发展水平对景象哀求没那么高。
同时由于销量起不来,导致行业整体设备、材料本钱降不下去,也间接推高了制造本钱。

我国钢化玻璃行业缺少行业勾引,导致方案重复、总体布局不合理等重大问题,全体行业利润率较低,2009年钢化真空玻璃业的利润率约为3%,资源整合将是未来钢化玻璃业发展的紧张特色。
海内钢化真空玻璃业普遍存在“小、散、乱”的问题,规模以上企业在全国钢化真空玻璃行业中的市场份额不敷10%,家当集中度极低,这紧张是由于钢化真空玻璃业的进入门槛不高,区域性很强。

近年来,虽然海内真空玻璃行业发展势头平稳,企业规模不断扩大,但真空玻璃行业企业间同质化竞争征象严重,产品构造单一,产品附加值发展空间还很大。
值得关注的是,随着越来越多的外部成本进军海内市场,导致真空玻璃行业竞争压力渐趋激烈,海内浩瀚中小企业抗风险能力较弱。
现在虽然一些真空玻璃行业打造的产品己成功入驻市场,但随着信息技能家当的兴起遍及,客户对真空玻璃行业的认知都在逐渐发生着翻天覆地的变革。
真空玻璃行业的家当化将成为未来行业发展的一定趋势。

六、真空玻璃取代中空玻璃是一定趋势

真空玻璃仍是国内外玻璃行业研发和投资的热点,经由20多年的发展,问题和机遇并存。
真空玻璃在海内已经逐步开展了稳定的批量化制备和运用,并得到了产品性能和寿命的验证。
玻璃制品制造家当正面临着构造调度和计策转移,向高质低产和高技能方向发展。
真空玻璃替代中空玻璃的契机:市场驱动和政策驱动左右开弓,二十大后双碳哀求对达到超低能耗的标准更严格,真空玻璃有更好的节能性能,因此在能耗掌握哀求严格的区域和场景,真空玻璃取代中空玻璃是一定的趋势,高性能节能门窗将成为刚需。

真空玻璃整体造价比中空玻璃还低,由于真空玻璃的厚度仅为中空玻璃的1/4,同时门窗厚度也低,可以节约50%以上门窗型材用料。
随着建筑节能标准的提高,大量既有建筑门窗、幕墙急需改造。

节能是我国的基本国策,建筑是节能领域的三大主沙场之一。
建筑能耗占全社会总能耗的比例已经达到30%以上,并即将成为用能的第一领域。
建筑能耗的50%是通过门窗流失落的,门窗节能的关键在于玻璃,玻璃在门窗中的比重占到了70%。
因此,在不包括工业用玻璃和交通用玻璃的情形下,仅建筑玻璃一项,对全社会总能耗的影响比例已经超过10%。
掌握温室气体排放和减少能源花费是“十四五”期间发展的主要计策,为了降落建筑运行的能耗本钱,也已经开拓了多种新型玻璃。
在玻璃深加工领域,真空玻璃是我国玻璃工业中为数不多的具有自主知识产权的前沿产品,它的研发推广符合我国鼓励自主创新的政策。

七、市场规模不断扩大 市场可期

2021年全国中空玻璃累计产量为15913.7万平方米,比上年增加了1337.9万平方米,产量累计同比增长3.4%。
环球中空玻璃市场规模,估量将从2020年的214亿美元增长到2025年的274亿美元,预测期间复合年增长率为5.0%,按照均匀30美元/平米打算,环球每年需求量为7至9亿平米。
【国家统计局数据】

在未来5年新形成的真空玻璃产能,可以替代20%以上的高端中空玻璃需求,即每年实现1.4亿-1.8亿平米的真空玻璃产销量。
按照均匀70美元/平米打算,环球市场规模为100-180亿美元。
真空玻璃在欧洲、北美、韩国、日本拥有成熟的市场根本。
澳新、中东、南美,也有一定的市场根本。
中国的东北、华北地区需求最多,华东、西北地区紧随其后,剩下依次是华中、华南、东南、西部地区。

图表:2017-2022年中国真空玻璃行业市场规模

“十四五”期间,全国将培植0.5亿㎡以上的超低能耗建筑、近零能耗建筑,超过3.5亿㎡的既有建筑有改换门窗的需求,市场规模超百亿元。
不仅在门窗行业,在冷链行业也是如此。
超市商用冰柜门、制冷柜等必须724小时事情,而且采取中空玻璃易产生结露征象,终极导致产生的耗电量险些占全体超市总能耗的70%。
冰柜门换成真空玻璃后,在相同环境中比中空玻璃可节能20%,而且不会发生结露状态,还可以延长冷凝器利用寿命。

八、留给有科技创新能力公司的机会

对付大企业来说,虽有研究院和研发技能职员,但是水平并非顶尖的,不一定做得出来,而且目前的全自动化产线利润丰硕,没有开拓创新的动力,又由于资金和技能壁垒极高、加工工艺难度大、且项目收益周期长,所有玻璃行业的头部企业都持不雅观望态度。
中小企业由于自身缺少技能人才和资金储备,无力承受长期的研发投入,能打破技能壁垒,真正实现家当化的企业风毛菱角。
真空玻璃目前尚无一家巨子。

大企业不做,小企业做不了,留给有技能实力和资金实力的企业的机会已显。

九、现有真空玻璃的封接手法紧张有:

(1)采取低熔点玻璃料熔化密封。
封接温度一样平常在400℃-500℃旁边,通过火焰或电热使低熔点玻璃料熔化而完成玻璃板与玻璃板之间的复合封接。
该工艺温度超过了300℃,在生产过程中钢化玻璃强度会降落,随意马虎产生各种不良。
当超过480℃时,钢化玻璃的强度永久性降落,这样产生的产品安全性差。
其余,该工艺采取的低熔点玻璃常日为铅锌系(pbo-zno)封接玻璃,由于铅对环境和人体的危害,这种材料就长远发展来讲不利于环保哀求,同时加工设备和工艺繁芜,复合封接后的玻璃板每每还会产生边缘热应力,因此还要进行适当的退火处理,结果大大降落了生产效果。
虽然玻璃料导热系数低,但是其相对较高的透气率使得真空玻璃隔热性不高。

(2)采取烧结型金属浆料封接。
金属浆料烧结温度在500℃以上,然后在烧结层中间放置焊料,末了通过金属钎焊工艺进行封接。
在这种生产工艺中,烧结温度超过了480℃,会导致钢化玻璃强度永久降落,而必须在后道重再次钢化,而且还要加焊料焊接,这样工艺繁芜,玻璃安全性差。
由于金属浆估中大量的高热导率金属,使得真空玻璃隔热性差。

(3)采取各种塑料和树脂材料进行玻璃板之间的复合封接。
有专利文献提到用有机玻璃,如:pc、abs、ldpe、pvc等,还有的专利文献中采取pvb、eva(en)等制作夹层玻璃的材料,加工方法都是把上述材料置于两片玻璃板之间制成预制件,然后将预制件置于适当的条件下压合而成。
这种工艺类似于制作夹层玻璃的工艺,该工艺虽然可以实现玻璃板之间的复合封接,但大多数塑料和树脂材料材料自身的气体渗透率和透湿度远远大于玻璃,而且,大多数有机材料与玻璃表面只是物理粘合,很难担保结合部不渗漏,而一旦涌现气体(包括水汽)的渗入,将直接导致封接强度减弱、夹层内结露、玻璃霉变。
其余,随着韶光的推移,有机材料的老化问题也直接影响到复合玻璃板的封接效果和寿命。

(4)采取多层低熔点钎焊料来封接真空玻璃,虽然这样封接温度低而使玻璃钢化温度得到了担保,但是焊接材料的强度低,导致真空玻璃在承受力的情形下封接材料随意马虎产生毛病而真空玻璃产品失落效。
且由于是多层构造,在一定失落效情形下会产生分层。
其金属的紧张身分也使得真空玻璃隔热性差。

采取金属柔性密封材料,战胜了脆性密封材料因玻璃两侧变形产生的密封失落效问题。
同时,内置高效吸气剂,能够长期坚持玻璃内腔的高真空度。

十、真空玻璃的生产工艺及紧张设备

真空玻璃是一种新型的玻璃深加工产品,其自身及干系技能尚处于不断发展完善之中。
目前采取较多的是“一步法”生产工艺—即在一个升温- 降温的过程中制成真空玻璃,其紧张流程如图9所示。

与一步法相对的还有两步法工艺,二者的紧张差异在于封边工序与抽空封口工序分别在两次加热中完成。
后者紧张用于生产如图10 所示的外表面平整都雅的“凹口”真空玻璃。

高温封边和封口耗时长,封边和封口两步进行,极大的摧残浪费蹂躏了韶光,降落了生产线的装载率,生产周期无法与中空玻璃比较。
一步法可以很好的办理这个问题,这里的一步法指的是没有抽气口,在真空状态下封边并通过边部间隙排气,封边和排气过程同时完成,没有抽气口,这种工艺首大幅节省了韶光,提高了设备装载率,设备产能将会有质的飞跃,相同尺寸的一步法连续化生产线和两步法比较,产能是其2-4倍。
可以说一步法会更加适宜未来市场的变革。

制造真空玻璃的紧张设备是如图11 所示的由普通热风炉演化而来的“双封炉”,考虑到真空玻璃中Low- E 膜层对红外辐射的反射率高不利于两片玻璃之间大面积加热, 故在加热办法上应取对流加热与辐射加热并重。
为强化传热条件较差的两片玻璃之间的加热,可在料架上增设表面涂有分外涂层的红外辐射板。
此外,“双封炉”的箱形构造,极易在玻璃的四周边形成高温带,导致玻璃变形、翘曲;而肃清这种大平面上的温度不屈均要比肃清厚度上不屈均困难得多。
故两片玻璃之间增加红外辐射板有助肃清这种变形。

据测试2~15 mm 厚的玻璃对1.5~15 μm的红外线接管率在90%以上, 而对更长波段的红外线险些是完备接管。
近年来远红外节能技能的运用实践证明, 采取远红外加热技能可节电30%旁边。

“双封炉”的优点是构造大略、投资少、见效快、适于多品种小批量生产;缺陷是能耗大、用工多、难以实现自动化。
图12 是一种步进式多室连续炉的示意图。
适于大规模量产真空玻璃、能耗低、用工少、利于实现真空玻璃生产的全程自动化。

设备投入大问题,除切磨洗钢设备外,真空玻璃比中空玻璃多出了布点、布粉、封边、抽真空设备,个中封边和抽真空是高温大型设备,单拿出一条便是中空线的几倍,这些设备的本钱、园地折旧、人工水电是相称高的。
以是真空玻璃技能设备的开拓路线很清楚了,简约化、自动化、高效率。
技能越大略设备越少越好;各设备自动化连线,人工需求越少越好,设备设计产能越高越好。

合格率高是掌握真空玻璃本钱的关键,合格率的关键又在于真空度的掌握,这里面包括真空排气和封离两个关键因子,特殊是封离技能多样(平封、侧封、抽气管封、一步法封等等),衡量一种技能成熟的主要标准便是封离后的真空度水平是否稳定同等。
比如客户哀求K值0.5W/m2K,10块玻璃如果0.55以上的占比超过10%,就解释这种技能实在不太成熟。
真空玻璃新技能开拓的最主要考察标准便是产品合格率,不合格品使本钱增加,很显然80%成品率是无法与90%成品率的产品竞争的,更不要提与中空玻璃竞争了。