CN101168476B - 可烘弯低辐射镀膜玻璃 - Google Patents

Abstract

可烘弯低辐射镀膜玻璃涉及一种镀膜玻璃，尤其适用于低辐射镀膜玻璃，本发明提供了一种低辐射镀膜玻璃以及由该低辐射镀膜玻璃构成的夹层隔热玻璃。低辐射镀膜玻璃的膜层结构为玻璃板/第一电介质层/低辐射层/第二电介质层/保护层；其中一个实施例的膜层结构自玻璃板向外依次为glass substrate/SiO_x/SiO_xN_y/SnO_x/NiCrO_x/ZnSnO_x/Ag/NiCrO_x/SnO_x/SiO_xN_y膜层；该低辐射镀膜玻璃与PVB(聚乙烯醇缩丁醛)、另一片玻璃板一起叠加构成夹层隔热玻璃，该夹层隔热玻璃的可见光透过率可达76％以上，太阳能透过率在53％以下，这种夹层隔热玻璃特别适合于汽车前风挡玻璃。

Description

可烘弯低辐射镀膜玻璃

【技术领域】

本发明涉及一种镀膜玻璃，尤其适用于低辐射镀膜玻璃。

【背景技术】

普通的夹层玻璃是玻璃/PVB膜片/玻璃的夹层结构，是没有隔热功能的。但是夹层玻璃可以通过不同技术手段达到隔热功能。

中国专利第200620004861.8号公开了一种热反射夹层玻璃，该专利描述了通过改变PVB(Polyvinyl Butyral，聚乙烯醇缩丁醛)的结构和材料来实现夹层玻璃的热反射功能，因为普通夹层玻璃是没有热反射或者隔热性能的。其结构包括第一层玻璃、第二层玻璃以及两层玻璃之间的PVB功能膜层和第一PVB胶片层，PVB功能膜层包括一PVB胶片层和与之层压在一起的热反射膜层，该热反射膜层由复数层非金属层的有序排列组成，具有高贴覆和柔韧性。

中国专利第97209697.3公开了一种热反射夹层玻璃，其PVB的结构与普通夹层玻璃所用的PVB一样，其不同点在于所采用的原片玻璃板中至少有一片是镀膜玻璃，即与PVB相邻的玻璃表面镀有一层热反射膜层，从而使夹层玻璃具有热反射功能。

玻璃镀膜产品按照功能分类，可分为热反射膜和低辐射膜。但是经检索，没有发现镀有低辐射膜的夹层玻璃，从而使夹层玻璃具有低辐射功能或者隔热功能的技术文献。带有低辐射功能镀膜的夹层玻璃在国内处于空白状态。

低辐射镀膜玻璃也叫Low-E镀膜玻璃，是指表面镀上拥有极低表面辐射率的金属或其他化合物组成的多层膜层的特种玻璃。Low-E镀膜玻璃是种绿色、节能、环保的玻璃产品。普通玻璃的表面辐射率在0.84左右，Low-E镀膜玻璃的表面辐射率在0.25以下。这种不到头发丝百分之一厚度的低辐射膜层对远红外热辐射的反射率很高，能将80％以上的远红外热辐射反射回去，而普通透明浮法玻璃、吸热玻璃的远红外反射率仅在12％左右，所以Low-E镀膜玻璃具有良好的阻隔热辐射透过的作用。冬季，它对室内暖气及室内物体散发的热辐射，可以像一面热反射镜一样，将绝大部分反射回室内，保证室内热量不向室外散失，从而节约取暖费用。夏季，它可以阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内，节约空调制冷费用。Low-E镀膜玻璃的可见光反射率一般在11％以下，与普通白玻相近，低于普通阳光控制镀膜玻璃的可见光反射率，可避免造成反射光污染。

根据low-E镀膜玻璃的制造工艺，可分为在线low-E镀膜玻璃和离线low-E镀膜玻璃两种，本发明属于离线low-E镀膜玻璃领域。

离线low-E镀膜玻璃是由多次膜层构成，是采用磁控溅射镀膜技术生产的，其功能层主要为银层，由于银层特别容易氧化，所以普通的离线low-E镀膜玻璃不能进行加热操作，只能是镀膜后立即合成中空玻璃使用。

随着技术不断进步，近几年出现了可钢化low-E镀膜玻璃，国内几家比较大的采用磁控溅射技术的玻璃镀膜厂家可以生产这种可钢化low-E镀膜玻璃。“可钢化”就是指玻璃先镀膜，镀膜后再钢化，而不会对膜层质量造成影响；可钢化low-E镀膜玻璃是指玻璃先镀上低辐射膜层，然后再去钢化，钢化后的关键性能，如辐射率(E值)、透过率等，均不会发生变化，也就是说钢化后还可以保持膜层的原有性能。这种可钢化low-E镀膜玻璃的膜层结构一般为：玻璃/Si₃N₄/TiO_x/ZnO/Ag/NiCrO_x/Si₃N₄。这种膜层结构可以进行钢化或热处理，并且在进行钢化或热处理后仍能保持原有性能；所述产品比较适合于高档建筑幕墙玻璃，透过率在65％以上，属于高透型镀膜玻璃产品，所以不会产生严重的反眩光公害。

但是这种可钢化膜层结构的镀膜玻璃不能经受烘弯工序，烘弯后会导致低辐射性能下降、和/或透过率发生变化，所以这种可钢化镀膜玻璃产品不能用于制造夹层玻璃，特别是不能用于制造汽车前风挡玻璃。

烘弯工序是夹层玻璃制造工艺中的关键工序，因为尽管烘弯工序与钢化玻璃制造工艺中的热弯工序都要承受600℃以上的高温，但镀膜玻璃在两种工序中的停留时间是不同的，钢化玻璃的热弯工序最多停留2-4分钟，而夹层玻璃的烘弯工序需要停留5-10分钟，而在高温下的停留时间对镀膜玻璃的膜层质量的影响最厉害，所以高温下的停留时间就决定了镀膜玻璃技术开发的难易程度。

经检索，至今为止国内还没有发现利用磁控溅射镀膜技术用于制造前风挡镀膜玻璃及用于夹层玻璃烘弯的膜层结构的相关技术。

【发明内容】

本发明的目的在于克服了现有技术中膜层不能够长时间耐高温的缺陷，提供了一种可烘弯低辐射镀膜玻璃。

本发明的技术方案是：膜层结构自玻璃板向外依次为：玻璃基板/第一电介质层/低辐射层/第二电介质层/保护层，其中低辐射层为银层，第一电介质层为SiO_x/TiO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnO_x或SiO_x/SiO_xN_y/SnO_x/NiCrO_x/ZnSnO_x或SiO_x/SiO_xN_y/TiO_x/NiCrO_x/ZnO_x或SiO_x/SnO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnSnO_x结构；第二电介质层为NbO_x/TiO_x或NbO_x/SnO_x或NiCrO_x/SnO_x或NiCrO_x/TiO_x结构；保护层为SiO_xN_y结构；膜层结构自玻璃板同外依次为：玻璃基板/SiO_x/SiO_xN_y/TiO_x/NbO_x/ZnSnO_x/Ag/NbO_x/TiO_x/SiO_xN_y结构；第一电介质层和第二电介质层中的NbO_x层可以由NiCrO_x层替代；TiO_x层可以由SnO_x层替代；ZnO_x层可以由ZnSnO_x替代。

本发明的另外一种方案是：一种夹层隔热玻璃，该夹层隔热玻璃包括一玻璃板层、一PVB层和另外一玻璃板层，另外一玻璃板为可烘弯低辐射镀膜玻璃板，可烘弯低辐射镀膜玻璃板与PVB层、玻璃板层叠加构成夹层隔热玻璃。

本发明的优点是：所公开的低辐射镀膜玻璃板能够经受夹层玻璃制造工艺中的烘弯工序，即可以承受长时间的高温过程，经过烘弯后，膜层结构保持完好，膜层质量不会发生变化，烘弯前后的关键性能指标，如可见光透过率、辐射率等，均不会发生变化。由于本发明所述低辐射镀膜玻璃板能够经受烘弯工序的长时间耐高温的考验，而不会使其性能发生改变，且可以保持≥78％的可见光透过率，所以，本发明所述低辐射镀膜玻璃板可用于制造夹层玻璃，而使夹层玻璃具有独特的隔热效果。

本发明所公开的夹层隔热玻璃具有低辐射功能，允许太阳光光谱中的可见光通过，而能够将80％以上的远红外线热辐射反射回去。冬季，它对暖气及车内物体散发的热辐射，像镜面一样，将绝大部分反射回车内，保证车内热量不向车外散失，从而节约取暖费用；夏季，它会阻止车外太阳光及建筑物、地面发出的热辐射进入车内，节约空调致冷费用。所以，这种镀有低辐射膜的夹层玻璃具有真正意义上的节能效果。

这种夹层隔热玻璃的可见光透过率≥76％，太阳能透过率≤53％，各项性能指标均能够满足GB9656-2003《汽车用安全玻璃》国家标准。本发明所述夹层隔热玻璃可替代普通夹层玻璃使用，特别适用于汽车前风挡玻璃。

【附图说明】

图1为本发明所述的可烘弯低辐射镀膜玻璃的其中一种结构示意图；

图2为本发明所述的由可烘弯低辐射镀膜玻璃构成的夹层隔热玻璃的其中一种结构示意图。

【具体实施方式】

图1本发明的低辐射镀膜玻璃板的膜层结构示意图，自玻璃板向外依次为：glasssubstrate/SiO_x/TiO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnO_x/Ag/NbO_x/TiO_x/SiO_xN_y，其中1为玻璃基板(英文译成glass substrate)，3为SiO_x层，0＜x≤2；5为TiO_x层，0＜x≤2；7为SiO_xN_y层，0≤x＜2，0＜y≤4/3，且2x+3y＝4；9为NbO_x层，0＜x≤2.5；11为ZnO_x层，0＜x≤1；13为Ag层；15为NbO_x层，0＜x≤2.5；17为TiO_x层，0＜x≤2；19为SiO_xN_y层，0≤x＜2，0＜y≤4/3，且2x+3y＝4。

第一电介质层为SiO_x/TiO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnO_x结构，低辐射层为Ag层，第二电介质层为NbO_x/TiO_x层，保护层为SiOxNy层；第一电介质层和第二电介质层中的NbO_x层可以由NiCrO_x层替代，NiCrO_x中0＜x≤3；TiO_x层可以由SnO_x层替代，SnO_x中0＜x≤2；ZnO_x层可以由ZnSnO_x替代，ZnSnO_x中0＜x≤3。

该低辐射镀膜玻璃的制造工艺包括：厚度不小于1.6mm的新鲜浮法玻璃原片切片、上片、切割、磨边、洗涤、依次经过各个靶材镀膜、在线检测、下片、包装等，该制造工艺是在磁控溅射镀膜生产线实现的，该镀膜生产线包括9-13个溅射靶材，按照膜层材料的要求，将各个靶材布置好，设置所需的功率及氩气、氮气、氧气等的流量，就可以生产出满足要求的产品。

其中，镀SiO_x、TiO_x、SiO_xN_y等膜层所用的靶材为旋转靶，镀NbO_x、Ag等膜层所用的靶材为平面靶，ZnO_x膜层可以用旋转靶或者平面靶。各个膜层的厚度分别为：第一电介质层中，SiO_x膜层厚度为10-25nm，TiO_x膜层厚度为10-16nm，SiO_xN_y的膜层厚度为25-35nm，NbO_x层厚度为5-15nm，ZnO_x膜层厚度为5-15nm；低辐射层Ag层厚度为5-20nm；第二电介质层中，NbO_x膜层厚度为8-18nm，TiO_x膜层厚度为25-35nm，保护层中，SiO_xN_y膜层厚度为45-60nm。另外，SiO_x、TiO_x、SiO_xN_y、ZnO_x等膜层起到抗反射作用，从而保持低辐射镀膜玻璃的透过率在78％以上。

按照本发明的发明背景中所述，目前的现有技术发展到可钢化low-E镀膜玻璃，这种可钢化低辐射镀膜玻璃的膜层结构一般为：玻璃/Si₃N₄/TiO_x/ZnO/Ag/NiCrO_x/Si₃N₄。这种膜层结构只能经受钢化玻璃制造过程中的热弯工艺，加热时间大约在2-4分钟，若加热时间延长，就会导致膜层材料氧化或者烧坏，而失去其低辐射功能。

与现有技术相比，本发明的膜层结构有着明显不同：

第一点，本发明所公开的膜层结构，以图1为例，所镀的第一层膜为SiO_x、微观结构为Si-O键，而玻璃板表面微观化学结构为Si-OH键，二者微观结构基本相同，相容性很好，结合紧密，从而使玻璃板与膜层结合紧密，粘接性能好；

第二点，本发明中，在镀ZnO_x之前，先镀上一层NbO_x层，由于NbO_x具有优异的耐高温和绝缘性能，所以NbO_x层可防止Ag层被氧化或者破坏；另外，NbO_x与种子层ZnO_x的结合力比较好；

第三点，本发明在第二电介质层中，比现有技术多镀有一TiO_x层，可以对低辐射层Ag层进一步保护，增强了膜层防氧化的能力；

第四点，本发明的保护层所用材料为SiO_xN_y层，由于有部分氧存在，所以氧气很难进入膜层结构中；而现有技术为Si₃N₄，因硅靶完全没有被氧化，所以，氧气容易进入结构；

第五点，本发明共镀有9层膜，而现有技术仅镀有6层膜；而且相同膜层结构的排列组合的顺序也有所不同，每改变一种排列顺序就有可能导致透过率等性能发生改变。

综上所述，与现有技术相比，本发明所述可烘弯低辐射镀膜玻璃具有与PVB、玻璃板粘接性能好，可阻止膜层氧化等优点，因此可以长时间耐高温，高于600℃条件下，承受5-10分钟，基于这些优点，该低辐射镀膜玻璃才可放入烘弯炉里使用，该产品适用于制造夹层玻璃，特别是汽车前风挡玻璃。

图2为本发明所述的由可烘弯低辐射镀膜玻璃构成的夹层隔热玻璃的其中一种结构示意图，该夹层隔热玻璃的结构依次为玻璃板1/低辐射膜层/PVB/玻璃板2，玻璃板1的厚度为1.6-2.3mm，低辐射膜层厚度为150-250nm，PVB的厚度为0.76mm，玻璃板2厚度为1.6-2.3mm；其中，1为玻璃板1(英文译为glass substrate 1)，3为SiO_x层，5为TiO_x层，7为SiO_xN_y层，9为NbO_x层，11为ZnO_x层，13为Ag层，15为NbO_x层，17为TiO_x层，19为SiO_xN_y层，21为PVB层，23为玻璃板2(英文译为glass substrate 2)；低辐射膜层镀在玻璃板1上，而且是朝向PVB的玻璃板1的表面上。

该夹层隔热玻璃板的制造方法：首先，玻璃板2经过切割、上片、洗涤、磨边、喷粉、印边、烘干等各个工序到达烘弯阶段；然后和带有低辐射膜层的玻璃板1配对，然后玻璃板2和带有低辐射膜层的玻璃板1一起被放在烘弯用模具上，将模具放入烘弯炉烘弯，然后经过合片、初压、高压、包装等工序，制造出最终夹层隔热玻璃成品。

烘弯时，两片玻璃被叠加，一起放在模具上进行烘弯，同领域技术人员将这两片玻璃分别简称为“大片”和“小片”，紧贴模具的一片称为“大片”，叠加在大片上面的一片称为“小片”。低辐射膜层可以镀在“大片”上，也可以镀在“小片”上，只要膜层朝向PVB膜片、紧靠着PVB膜片即可。无论是镀在“大片”上还是镀在“小片”上，都能起到相同的低辐射功能。

实施例一

在经过洗涤、抛光、烘干后的干净的厚度为1.8mm的浮法玻璃原片上先镀上第一电介质层，即按照顺序依次镀上SiO_x/TiO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnO_x膜层，其中镀SiO_x、TiO_x、SiO_xN_y等膜层用的是旋转靶，镀NbO_x膜层所用的靶材为平面靶，ZnO_x膜层用的是旋转靶；其中，

SiO_x膜层中，x＝0.8，膜层厚度为19nm；

TiO_x膜层中，x＝1.2，厚度为13nm；

SiO_xN_y膜层中，x＝0.5，y＝1，厚度为30nm；

NbO_x膜层中，x＝2，厚度为10nm；

ZnO_x膜层中，x＝0.6，厚度为8nm。

其次再镀上低辐射膜层，即Ag层，所用的靶材为平面靶，膜层厚度为7nm。

然后再镀上第二电介质层，按照顺序依次镀上NbO_x/TiO_x层；其中

镀NbO_x的靶材为平面靶，NbO_x膜层中，x＝1.1，厚度为10nm；

镀TiO_x的为旋转靶，膜层中，x＝0.5，厚度为30nm。

最后镀上保护层，即SiO_xN_y膜层，所用靶材为旋转靶，x＝0.8，y＝0.8，膜层厚度为50nm。

光学性能

经在线检测，单片低辐射镀膜玻璃的辐射率为0.09，可见光透过率为83％；烘弯后检测，单片低辐射镀膜玻璃的辐射率为0.09，可见光透过率为84％；然后经过合片、高压等夹层玻璃制造工序制得夹层隔热玻璃，经检测，其辐射率为0.09，可见光透过率为80.5％，太阳能总透过率为53％。

物理性能

敲击实验：该实验是衡量膜层与PVB、玻璃之间粘接性能的最重要的检测方法，实验步骤为：从整片夹层隔热玻璃上切下100mm×300mm的实验片，共切两片，将两试样放置在-18±2℃下保存2小时，取出，放置在常温下2分钟，放在试样箱上用铁锤敲击，待冷凝水挥发后，将敲击后试样与标准样片对照，就可以判断出敲击实验的等级。经检测，敲击实验为3级，满足GB9656-2003的要求。

按照GB9656-2003，冲击实验、耐辐照实验、湿热循环实验等均能满足要求。

实施例二

在经过洗涤、抛光、烘干后的干净的厚度为2.1mm浮法玻璃原片上，按照顺序依次镀上SiO_x/SiO_xN_y/SnO_x/NiCrO_x/ZnSnO_x/Ag/NiCrO_x/SnO_x/SiO_xN_y膜层，其中：

SiO_x膜层中，x＝1.4，膜层厚度为22nm；

SiO_xN_y膜层中，x＝1.5，y＝0.33，厚度为26nm；

SnO_x膜层中，x＝0.7，厚度为11nm；

NiCrO_x膜层中，x＝1，厚度为13nm；

ZnSnO_x膜层中，x＝0.4，厚度为12nm。

其次再镀上低辐射膜层，即Ag层，膜层厚度为17nm。

然后再镀上第二电介质层，按照顺序依次镀上NiCrO_x/SnO_x层；其中

NiCrO_x膜层中，x＝1.6，厚度为15nm；

SnO_x膜层中，x＝1.3，厚度为26nm。

最后镀上保护层，即SiO_xN_y膜层，所用靶材为旋转靶，x＝1.1，y＝0.6，膜层厚度为55nm。

各膜层所用靶材类型与实施例一中的一样。

光学性能

经在线检测，单片低辐射镀膜玻璃的辐射率为0.07，可见光透过率为80％；烘弯后检测，单片低辐射镀膜玻璃的辐射率为0.065，可见光透过率为80.5％；然后经过合片、高压等夹层玻璃制造工序制得夹层隔热玻璃，经检测，其辐射率为0.065，可见光透过率为76％，太阳能总透过率为49％。

物理性能

敲击实验：该实验是衡量膜层与PVB、玻璃之间粘接性能的最重要的检测方法，实验步骤与实施例一相同。经检测，敲击实验为4级，比实施例一的要好，满足GB9656-2003的要求。

按照GB9656-2003，冲击实验、耐辐照实验、湿热循环实验等均能满足要求。

Claims (2)

1.一种可烘弯低辐射镀膜玻璃，膜层结构自玻璃板向外依次为：玻璃基板/第一电介质层/低辐射层/第二电介质层/保护层，其中低辐射层为银层，其特征在于：所述的第一电介质层为SiO_x/TiO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnO_x或SiO_x/SiO_xN_y/SnO_x/NiCrO_x/ZnSnO_x或SiO_x/SiO_xN_y/TiO_x/NiCrO_x/ZnO_x或SiO_x/SnO_x/SiO_xN_y/NbO_x/ZnSnO_x结构，其中SiO_x中0＜x≤2；TiO_x中0＜x≤2；SiO_xN_y中0≤x＜2，0＜y≤4/3，且2x+3y＝4；NbO_x中0＜x≤2.5；ZnO_x中0＜x≤1；SnO_x中0＜x≤2；NiCrO_x中0＜x≤3；ZnSnO_x中0＜x≤3；所述的第二电介质层为NbO_x/TiO_x或NbO_x/SnO_x或NiCrO_x/SnO_x或NiCrO_x/TiO_x结构，其中NbO_x中0＜x≤2.5；TiO_x中0＜x≤2；SnO_x中0＜x≤2；NiCrO_x中0＜x≤3；所述的保护层为SiO_xN_y结构，所述的SiO_xN_y中0≤x＜2，0＜y≤4/3，且2x+3y＝4。

2.根据权利要求1所述的可烘弯低辐射镀膜玻璃，其特征在于：所述的可烘弯低辐射镀膜玻璃与PVB层、玻璃板层叠加构成夹层隔热玻璃。

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