CN102744936A - U型镀膜玻璃及其制作方法 - Google Patents

Abstract

一种U型镀膜玻璃及其制作方法，涉及使用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延（压花）玻璃，经过镀膜后成为U型镀膜玻璃。本发明可通过已有的磁控溅射热弯玻璃的生产方法以及装置对U型镀膜玻璃进行镀膜。本发明在普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃的凹面镀LOW-E低辐射膜系或热反射膜后，使其成为U型LOW-E低辐射镀膜玻璃或U型热反射镀膜玻璃。本发明具有透光适中，防窍视，颜色多元化，可阻挡阳光中的远红外线和紫外线。U型玻璃的冷热传导系数为2.8～1.84W/(㎡.K)，经过LOW-E低辐射镀膜后提高为1.4～0.8W/(㎡.K)，通过镀膜后反射率降低20%，节能效果好，且无光污染，是环保节能的新型建筑玻璃墙体材料。

Description

U型镀膜玻璃及其制作方法

技术领域

本发明涉及建筑玻璃墙体材料及金属膜系，涉及一种使用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延（压花）玻璃，经过镀LOW-E低辐射膜系或热反射膜后成为U型镀膜玻璃。本发明可通过已有的磁控溅射热弯玻璃的生产方法以及装置对U型镀膜玻璃进行镀膜。

背景技术

目前，建材市场墙体材料向多元化、异形化发展，新型墙体材料已纳入国家十二五重点新材料领域。U型玻璃（亦称槽型玻璃）是用先压延后成型的方法连续生产出来的，因其横截面呈“U”形，故而得名。U型玻璃是一种新颖的建筑型材玻璃。U型玻璃品种很多，具有良好的透光而不透视的特性，保温隔热性能和隔声性能优良，比普通平板玻璃的机械强度高，施工方便，有独特的建筑与装饰效果，可节省大量轻金属型材，用途广泛。

U型玻璃具有防腐、防火、无辐射、防老化、防污染，风格新颖、重量轻、节省框架,其缺点是单一，装饰个性化及美观度较差，节能效果没有达到国家标准。U型玻璃可以拆卸后循环使用，加上防腐、防火、无辐射、防老化、防污染，装饰风格新颖，无须第二次装饰及投入，节省框架的新型建筑材料。

但是，U型玻璃其缺点是单一，装饰个性化及美观度较差，不能有效地阻挡阳光中的远红外线和紫外线。节能效果没有达到国家标准。

发明内容

本发明的目的是提供一种使用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延（压花）玻璃，经过镀LOW-E低辐射膜系或热反射膜后，成为U型LOW-E低辐射镀膜玻璃或U型热反射镀膜玻璃。使其具有颜色多元化，阻挡阳光中的远红外线和紫外线，节能降耗环保。

本发明可通过已有的磁控溅射热弯玻璃的生产方法以及装置，对普通U型玻璃镀LOW-E低辐射膜系或热反射膜。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种U型镀膜玻璃，包括：U型玻璃，其特征是：在U型玻璃的内表面或着U型玻璃的内表面和外表面镀有薄膜。

根据所述的U型镀膜玻璃，其特征是：在所述U型玻璃的内表面即凹面镀有薄膜。

根据所述的U型镀膜玻璃，其特征是：在所述U型玻璃的凹面镀有LOW-E低辐射膜系或热反射膜系。

根据所述的U型镀膜玻璃，其特征是：所述的U型玻璃为普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃。

一种U型镀膜玻璃的制作方法，其特征是：采用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃，经过清洗后送入镀膜机，在镀膜机真空室，按公知技术在U型玻璃的U面镀以由钛、硅、锡、镍、铬、银金属及其化合物组成的膜层膜系，成为U型LOW-E低辐射镀膜玻璃。

一种U型镀膜玻璃的制作方法，其特征是：采用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃，经过清洗后送入镀膜机，在镀膜机真空室，按公知技术在U型玻璃的U面镀以镍、铬、钛、普通金属膜系，成为U型热反射镀膜玻璃。

本发明在普通U型玻璃上经过镀膜后，具有透光适中，防窍视，颜色多元化，可阻挡阳光中的远红外线和紫外线。U型玻璃的冷热传导系数为2.8～1.84W/(㎡.K)，经过LOW-E低辐射镀膜后提高为1.4～0.8W/(㎡.K)，通过镀膜后反射率降低20% ,节能效果好，且无光污染，是环保节能的新型建筑玻璃墙体材料。

本发明在U型钢化浮法或压延（压花）玻璃上经过镀膜后，具有透光适中，防窍视，颜色多元化，可阻挡阳光中的远红外线和紫外线。U型钢化浮法和压延（压花）玻璃的冷热传导系数为2.8～1.84W/(㎡.K)，经过LOW-E低辐射镀膜后提高为1.4～0.8W/(㎡.K)，通过镀膜后反射率降低20%。经钢化后可以提高玻璃的抗冲击性，提高可循环利用性，对U型钢化浮法和压延（压花）玻璃镀膜，可以有效的保护膜层不被钢化的高温破坏，同时可使冷热传导系数U值更低，进而使U型玻璃达到最优节能效果，且无光污染，是环保节能的新型玻璃墙体材料。

附图说明

图1为本发明的立体图。

图2为本发明的结构示意图。

附图中：1、U型玻璃；2、薄膜。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明：

本发明U型镀膜玻璃如图1、图2所示，包括：U型玻璃，其特征是：在U型玻璃1的内表面或着U型玻璃1的内表面和外表面镀有薄膜2。

本发明在所述U型玻璃1的内表面即凹面镀有薄膜2。

本发明在所述U型玻璃的凹面镀有LOW-E低辐射膜系或热反射膜系。

本发明所述的U型玻璃为普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃。

一种U型镀膜玻璃的制作方法，其特征是：采用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃，经过清洗后送入镀膜机，在镀膜机真空室，按公知技术在U型玻璃的U面镀以由钛、硅、锡、镍、铬、银金属及其化合物组成的膜层膜系，成为U型LOW-E低辐射镀膜玻璃。

一种U型镀膜玻璃的制作方法，其特征是：采用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃，经过清洗后送入镀膜机，在镀膜机真空室，按公知技术在U型玻璃的U面镀以镍、铬、钛、普通金属膜系，成为U型热反射镀膜玻璃。

型镀膜玻璃的具体实施方式：

一、镀膜玻璃

镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。

镀膜玻璃按产品的不同特性，可分为以下几类：热反射玻璃、低辐射玻璃（Low-E）、导电膜玻璃等。热反射玻璃一般是在玻璃表面镀一层或多层诸如铬、钛或不锈钢等金属或其化合物组成的薄膜，使产品呈丰富的色彩，对于可见光有适当的透射率，对红外线有较高的反射率，对紫外线有较高吸收率，因此，也称为阳光控制玻璃，主要用于建筑和玻璃幕墙；低辐射玻璃是在玻璃表面镀由多层银、铜或锡等金属或其化合物组成的薄膜系，产品对可见光有较高的透射率，对红外线有很高的反射率，具有良好的隔热性能，主要用于建筑和汽车、船舶等交通工具，由于膜层强度较差，一般都制成中空玻璃使用；导电膜玻璃是在玻璃表面涂敷氧化铟锡等导电薄膜，可用于玻璃的加热、除霜、除雾以及用作液晶显示屏等。

镀膜玻璃的生产方法很多，主要有真空磁控溅射法、真空蒸发法、化学气相沉积法以及溶胶—凝胶法等。磁控溅射镀膜玻璃利用磁控溅射技术可以设计制造多层复杂膜系，可在白色的玻璃基片上镀出多种颜色，膜层的耐腐蚀和耐磨性能较好，是目前生产和使用最多的产品之一。真空蒸发镀膜玻璃的品种和质量与磁控溅射镀膜玻璃相比均存在一定差距，已逐步被真空溅射法取代。化学气相沉积法是在浮法玻璃生产线上通入反应气体在灼热的玻璃表面分解，均匀地沉积在玻璃表面形成镀膜玻璃。该方法的特点是设备投入少、易调控，产品成本低、化学稳定性好，可进行热加工，是目前最有发展前途的生产方法之一。溶胶—凝胶法生产镀膜玻璃工艺简单，稳定性也好，不足之处是产品光透射比太高，装饰性较差。

镀膜玻璃中应用最多的是热反射玻璃和低辐射玻璃。基本上采用真空磁控溅射法和化学气相沉积法两种生产方法。国际上比较著名的真空磁控溅射法设备生产厂家有美国的BOC公司和德国的莱宝公司，化学气相沉积法的著名生产厂家有英国的皮尔金顿公司等。八十年代后期以来，我国已经出现数百家镀膜玻璃生产厂家，在行业中影响较大的真空磁控溅射法生产厂家有中国南玻集团公司和上海阳光镀膜玻璃公司等，化学气相沉积法生产厂家有山东蓝星玻璃公司和长江浮法玻璃公司等。 

在用于建筑的玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜成为镀膜薄膜。通过镀膜改变了玻璃的光学性能，进而改善了玻璃的传热特性，能够大幅度地降低建筑能耗。镀膜玻璃产品的不同特性，可分为以下几类：热反射玻璃、低反射率玻璃（俗称低辐射玻璃或LOW-E玻璃）、导电膜玻璃等。在建筑上应用最多的是热反射玻璃（又称阳光控制膜玻璃）和低发射率玻璃。它们各自的特性不同，作用功能也不相同。

热反射镀膜玻璃的作用是有效限制太阳直射辐射热进入室内，用于夏季光照强烈的地区隔热作用十分明显。低发射玻璃的主要特点是具有减少辐射传热的功能，从而有效降低玻璃的传热系数。因此应根据不用地区的气候特点合理选择使用镀膜玻璃，以达到最佳节能效果。

二、LOW-E玻璃

LOW-E玻璃（简称低辐射镀膜玻璃）是相对于普通的镀膜玻璃（即：热反射镀膜玻璃）而言的命名。热反射镀膜玻璃的膜层材料采用一般的金属材料或金属合金材料，通过玻璃膜层的薄厚来改变玻璃的外观效果和玻璃的可见光透过率，起到装饰和遮蔽太阳光的作用（一般膜层厚度为1到3层）；而LOW-E玻璃的膜层材料则采用对于热量传递中的远红外线辐射有较高的反射性能的金属金或银等做功能膜层，从而达到节能、装饰、创造室内舒适环境的目的。是普通镀膜玻璃的升级版。

Low-E玻璃是在玻璃表面镀低辐射材料银及金属氧化物膜，使玻璃呈现出不同颜色。其主要作用是降低玻璃的U值，同时有选择地降低Sc，全面改善玻璃的节能特性。显著特点为：红外反射率高，可直接反射远红外热辐射；表面辐射率E低，吸收外来能量的能力小，从而再辐射出的热能少；遮阳系数Sc范围广，可根据需要控制太阳能的透过量，以适应不同地区的需要。

根据膜层结构中含有银的层数不同又可划分为：单银、双银、三银LOW-E产品，在某些场合下，需要一种高透，而又需要极低的遮阳系数的LOW-E产品，因此双银也应运而生，一般情况下，同样的遮阳系数，双银Low-E可以具有更高的可见光透过。三银这种特性则更加明显。双银玻璃几乎可以用在任何场合，他具有以下几个特点：具有比遮阳型Low-E玻璃更低的遮阳系数；具有低的辐射率具有保温作用；一般都具有低的反射率，通透性好。

三、LOW-E 玻璃的生产工艺

目前世界上的LOW-E 镀膜玻璃生产工艺有两种：

A:磁控溅射离线镀膜工艺

1、生产工艺介绍：

用镀膜级别的浮法玻璃，在浮法玻璃生产好后离开浮法生产线，再根据镀膜产品的不同需要，到专门的镀膜生产线上加工镀膜后形成镀膜玻璃成品。目前能够离线生产LOW-E玻璃的生产线只有阴极磁控溅射镀膜生产工艺。由于镀膜层的光敏感性和化学稳定性、玻璃外观颜色的一致性和玻璃满足的节能装饰性要求，能够生产LOW-E玻璃的磁控溅射镀膜生产线配置必须满足如下要求：

镀膜线的真空室必须在5个镀膜室以上,生产单银LOW-E玻璃（五层膜层）的镀膜生产线阴极配置在10个以上；生产双银LOW-E玻璃（九层膜层）的镀膜生产线阴极配置在20个以上。

真空室的主要功能：保证玻璃在进行镀膜时，中间功能镀膜室的真空纯度比较高，玻璃镀膜过程中，膜层受外界的影响少，工艺比较稳定；真空室越多，镀膜玻璃的膜层化学稳定性就越好。

阴极的主要功能：携带镀膜玻璃的膜层原材料，在进行镀膜过程中发挥作用。每镀一层膜需要两个基本阴极；阴极数量越多，镀膜生产线的生产效率将越高，膜层化学稳定性越好。

为了使玻璃的膜层附着力强，镀膜前需对玻璃的表面进行研磨抛光和超纯水清洗，如此处理三遍后玻璃表面的干净程度最高，附着力最强。

B:在线镀膜

1、生产工艺介绍：

即浮法玻璃在生产成型后，在浮法生产线上直接进行镀膜深加工处理。采用此工艺生产的LOW-E玻璃在国外已经使用很少。该工艺兴起于20世纪70年代末，没落于20世纪90年代，（国内在引进LOW-E玻璃生产线时，直接跨越了落后的生产线和生产工艺的引进，直接引进最为先进的离线镀膜玻璃生产工艺）；

2、生产原理：

在浮法玻璃生产线的末端（即玻璃冷却锡槽末端）加装一个热喷涂工艺，在浮法玻璃表面温度冷却到750℃时，向玻璃表面均匀喷溅一层金属化合物溶液，液体蒸发，固体留在玻璃表面形成单一膜层，制作成在线镀膜玻璃。

目前世界上主要的设备制作厂家和生产工艺为：比利时：格拉维宝集团；法国：圣格班玻璃公司；美国LOF玻璃公司；

3、在线与离线LOW－E玻璃性能比较                 

在线LOW－E玻璃是在浮法玻璃生产过程中，玻璃在锡槽末端表面温度750℃左右，在热的玻璃表面上喷涂某些金属化学溶液，形成单层具有一定低辐射功能的化合物薄膜而制成的。在线Low-E在产品档次上低于离线Low-E产品。

生产离线LOW－E玻璃是在浮法玻璃离开浮法生产线后再到镀膜生产线上用真空磁控溅射的方法，将辐射率极低的金属银及其它金属和金属化合物均匀地镀在玻璃表面而制成的。根据使用功能的需要，它至少由五层膜构成。

国内在引进Low-E玻璃生产技术时，跨过了落后的在线Low-E生产工艺而直接引进更先进的离线生产工艺技术。由于离线Low-E在合成中空玻璃前不能长时间贮存，若合成中空玻璃后进口其运输成本高的离谱，因此国外的离线Low-E玻璃无法进入中国市场，进口的Low-E玻璃只能是单片的在线Low-E玻璃，其中空加工在国内完成。

四、其他的LOW-E玻璃的制作工艺和方法

（1）在线高温热解沉积法

在线高温热解沉积法“Low-E”玻璃在美国有多家公司的产品。如PPG公司的 Surgate200，福特公司的Sunglas H．R"P"。这些产品是在浮法玻璃冷却工艺过程中完成的。液体金属或金属粉沫直接喷射到热玻璃表面上，随着玻璃的冷却，金属膜层成为玻璃的一部分 。固此，该膜层坚硬耐用。这种方法生产的“Low-E”玻璃具有许多优点：它可以热弯，钢化，不必在中空状态下使用，可以长期储存。它的缺点是热学性能比较差 。除非膜层非常厚，否则其“u”值只是溅射法“Low-E”镀膜玻璃的一半。如果想通过增加膜厚来改善其热学性能，那么其透明性就非常差。

（2）离线真空溅射法 

离线法生产Low-E玻璃，是目前国际上普遍采用真空磁控溅射镀膜技术。用溅射法可以生产“Low-E”玻璃的厂家及产品有北美的英特佩公司的“LnplusNetetralR”，PPG公司的Sungatel00，福特公司的SunglasHRS等 。和高温热解沉积法不同，溅射法是离线的。且据玻璃传输位置的不同有水平及垂直之分。

溅射法工艺生产“Low-E”玻璃，需一层纯银薄膜作为功能膜。纯银膜在二层金属氧化物膜之间。金属氧化物膜对纯银膜提供保护，且作为膜层之间的中间层增加颜色的纯度及光透射度。

垂直式生产工艺中，玻璃垂直放置在架子上，送入10-1帕数量级的真空环境中，通入适量的工艺气体（惰性气体Ar或反应气体O2、N2），并保持真空度稳定。将靶材Ag、Si等嵌入阴极，并在与阴极垂直的水平方向置入磁场从而构成磁控靶。以磁控靶为阴极，加上直流或交流电源，在高电压的作用下，工艺气体发生电离，形成等离子体。其中，电子在电场和磁场的共同作用下，进行高速螺旋运动，碰撞气体分子，产生更多的正离子和电子；正离子在电场的作用下，达到一定的能量后撞击阴极靶材，被溅射出的靶材沉积在玻璃基片上形成薄膜。为了形成均匀一致的膜层，阴极靶靠近玻璃表面来回移动。为了取得多层膜，必须使用多个阴极，每一个阴极均是在玻璃表面来回移动，形成一定的膜厚。

水平法在很大程度上是和垂直法相似的。主要区别在玻璃的放置，玻璃由水平排列的轮子传输，通过阴极，玻璃通过一系列销定阀门之后，真空度也随之变化。当玻璃到达主要溅射室时，镀膜压力达到，金属阴极靶固定，玻璃移动。在玻璃通过阴极过程中，膜层形成。

目前，国产和绝大部分进口磁控溅射镀膜生产线的目标产品均是以镀制单质膜和金属膜为主的阳光控制膜玻璃。这类产品工艺相对简单，对设备的要求较低。因此，这些生产线不能满足镀制LOW-E玻璃的要求。

离线LOW-E玻璃的特点

由于有多种金属靶材选择，及多种金属靶材组合，因此，溅射法生产“Low-E”玻璃可有多种配置。在颜色及纯度方面，溅射镀也优于热喷镀，而且，由于是离线法，在新产品开发方面也较灵活 。最主要的优点还在于溅射生产的“Low-E”中空玻璃其“u”值优于热解法产品的“u”值，但是它的缺点是氧化银膜层非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一样使用。它必须要做成中空玻璃，且在未做成中空产品以前，也不适宜长途运输。

五、采用本申请人已获得的发明专利技术进行镀膜

本申请人于2002.09.06申请了发明名称为“磁控溅射热弯镀膜玻璃及其生产方法以及装置” 的专利，于2005.11.23被授发明专利权（专利号：ZL02135476.6）。本发明可以采用该技术和装置进行镀膜，将普通U型玻璃送入镀膜机真空室按公知常规镀膜技术进行镀膜，镀膜的膜层镀在U型玻璃的凹面，膜层的膜系结构由：钛、硅、锡、镍、铬、银等金属及其化合物组成，经过镀膜后变成U型LOW-E低辐射镀膜玻璃。也可直接镀镍、铬、钛、普通金属膜系，加工成为U型热反射镀膜玻璃。

上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的构思和保护范围进行限定，在不脱离本发明设计构思的前提下，本领域中普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变型和改进，均应落入本发明的保护范围。

Claims (6)

1.一种U型镀膜玻璃，包括：U型玻璃（1），其特征是：在U型玻璃（1）的内表面或着U型玻璃（1）的内表面和外表面镀有薄膜（2）。

2.根据权利要求1所述的U型镀膜玻璃，其特征是：在所述U型玻璃（1）的内表面即凹面镀有薄膜（2）。

3.根据权利要求2所述的U型镀膜玻璃，其特征是：在所述U型玻璃的凹面镀有LOW-E低辐射膜系或热反射膜系。

4.根据权利要求1、2或3所述的U型镀膜玻璃，其特征是：所述的U型玻璃为普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃。

5.一种U型镀膜玻璃的制作方法，其特征是：采用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃，经过清洗后送入镀膜机，在镀膜机真空室，按公知技术在U型玻璃的U面镀以由钛、硅、锡、镍、铬、银金属及其化合物组成的膜层膜系，成为U型LOW-E低辐射镀膜玻璃。

6.一种U型镀膜玻璃的制作方法，其特征是：采用普通U型玻璃、U型钢化浮法玻璃或U型压延压花玻璃，经过清洗后送入镀膜机，在镀膜机真空室，按公知技术在U型玻璃的U面镀以镍、铬、钛、普通金属膜系，成为U型热反射镀膜玻璃。

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