CN102746718A

CN102746718A - 常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料及制备方法

Info

Publication number: CN102746718A
Application number: CN2012101398958A
Authority: CN
Inventors: 金季平; 岛田诚之
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-05-08
Filing date: 2012-05-08
Publication date: 2012-10-24

Abstract

本发明是一种常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料及制备方法，该涂料的组份是：二氧化锡粉体、二氧化硅粉体及非晶体二氧化硅粉体，其涂覆液是先制作二氧化锡粉体水悬浮液、二氧化硅粉体甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体水悬浮液，接着将该三种悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成该涂料的涂覆液。该种高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法是将涂覆液经过一辊轮以辊涂的方式平整而均匀的涂覆到玻璃表面上，使用该涂覆方法涂覆有该涂料的玻璃不仅具有高透光抗静电及自清洁的功能，并且不同于目前同类产品制备技术需要经过高温干燥过程，因此不仅不需要干燥设备的投入大大降低初期投资成本，更能缩短生产时间、大量减少能源消耗，是一款属于绿色环保的新型高功能玻璃镀膜产品。

Description

常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料及制备方法

技术领域

本发明涉及一种常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料及制备方法。

背景技术

太阳能发电正在迅速得到发展和普及，其已成为领军的绿色能源。在太阳能电池组件或光伏电池组件（以下简称电池组）中，须在电池组的表面覆盖上一层玻璃板，以起到保护电池组的作用。然而该层提供保护作用的玻璃却易阻隔照射至电池组的太阳光线。同时，新型农业形态的营养液栽培正在迅猛发展，其所使用的玻璃温室需要使用大量的高透光抗静电自清洁玻璃。目前已有许多厂商投入了自清洁玻璃的研究，在中国发明专利申请号：200610019338.7案中提出了采用磁控溅射技术制备自清洁玻璃，要经过500℃的高温热理30～60分钟，虽然膜层具备良好的亲水性，但是纳米二氧化钛光触媒涂层会严重影响玻璃的透光率，因此无法应用于光伏电池玻璃。在中国发明专利申请号：03113881.0案中提出一种混晶纳米氧化钛玻璃的制备方法，其主要成份为金红石相纳米氧化钛、锐钛矿相纳米二氧化钛和二氧化硅，采用提拉法成膜。其中金红石相纳米氧化钛可以来源于金红石相纳米氧化钛浆料，也可以由锐钛矿相纳米氧化钛经热处理后相变得到。由于晶体结构的不同，混晶的存在可以有效地促进光生电子和空穴电荷的分离，从而提高制备的纳米二氧化钛薄膜的光催化特性。

上述专利申请案中提出的技术均着眼于玻璃的自清洁（二氧化钛光触媒的主要作用是分解污染有机物质，而对于沙尘及碳素等无机物的污染则无能为力，另外被二氧化钛光触媒分解的有机污染物必须有流水的冲洗才能达到清洁被涂物表面的作用），以期降低因玻璃脏污所造成的阳光的阻隔，但该类技术的研究中并未考虑到玻璃对阳光的反射作用或涂层对阳光的阻隔作用。

实际上架设在电池组上的该层玻璃板对可见光光线会有一定的反射作用，此即使得设置在玻璃板内侧的太阳能电池所能够接受到的光线减弱，使得电池组的发电效率大大降低。为了提高电池组的发电效率，全世界各厂商及研究单位莫不用尽心思来降低阳光照射至电池组之前的衰减，目前在国内已有常州亚马顿光伏玻璃有限公司、河南思可达新型能源材料有限公司、江苏秀强玻璃工艺股份有限公司等企业联合国内大学研发了具有减反射功能的纳米级二氧化硅无机涂料制备光伏电池镀膜玻璃，并能使玻璃的透光率提高2至3个百分点，但上述厂家研发的光伏电池镀膜玻璃表面不具备抗污自洁功能，因此无法解决光伏电池玻璃表面被污染而大大降低光电转化率的问题。

另外，目前的无论使用哪一种镀膜方式进行镀膜玻璃制备，都需要经过高温烘烤线对其进行干燥处理，因此引起设备投资成本上升、生产流程过长、生产时间无法短缩及能源耗费量巨大等诸多问题无法得到解决。

同时在玻璃温室中栽培的果蔬及花卉，不仅需要极其接近自然波长的广谱照射，同时必须避免内外温差引起的结露滴水使种植物的芽孢腐烂的问题。而目前市场上没有同时能够满足上述两个条件的玻璃产品。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料及制备方法，它能制造出一种高透光抗静电自清洁玻璃，使得太阳能电池（光伏电池）用玻璃板具有更高的光线穿透效果，最大限度地提高光电转换效率，同时其具有的超强亲水性及防静电特性，亦可以同时满足室内营养液栽培果蔬花卉对温室玻璃的高透光防结露的要求。

另外由于本发明成功研发出常温干燥型玻璃镀膜产品，因此很好地改善了高温干燥型都摸产品无法解决的诸多难题。

本发明常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料组份是：二氧化锡粉体、二氧化硅粉体及非晶体二氧化硅粉体；其中：

二氧化锡粉体的颗料粒径为5纳米以下，

二氧化硅粉体的颗料粒径为25纳米以下，

非晶体二氧化硅粉体的颗料粒径为5纳米以下。

所述二氧化锡粉体的颗料平均粒径不大于2纳米。

所述二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于10纳米。

所述非晶体二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于2纳米。

所述涂料的涂覆液由二氧化锡粉体水悬浮液、二氧化硅粉体甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体水悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成。

所述涂料的涂覆液是由二氧化锡粉体4重量百分比的水悬浮液、二氧化硅粉体20重量百分比的甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体1.6重量百分比的水悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成。

所述涂料的涂覆液是由百分之3的二氧化锡粉体水悬浮液、百分之8的二氧化硅粉体甲醇悬浮液及百分之7的非晶体二氧化硅粉体水悬浮液混合，再以百分之82的甲醇进行稀释混合后制成。

本发明常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法，其特征是包括步骤：

1）将玻璃去污；

2）将权利要求1所述的涂料制作成涂覆液；

3）将前述涂覆液涂覆至玻璃表面；

4）干燥涂料。

在所述步骤3）中是将涂覆液经过一辊轮以辊涂的方式涂覆到玻璃表面上。

在所述步骤4）完成后该涂料干膜的厚度范围为不大于200纳米。

在所述步骤4）完成后该涂料干膜的厚度范围为不大于100纳米。

使用本发明制作的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃，涂覆在玻璃板表面的涂料能够有效的减低玻璃对光线的反射率，而能够让更高比率的光线照射到太阳能电池组上，而能够提升太阳能电池组的发电效率，同时借由本发明制备方法中涂料的材料抗静电及超亲水性的特性，能够提供抗结露自清洁及易清洁的功效。

附图说明

图1是制备本发明常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的最佳涂料涂覆设备及最佳涂覆方式示意图；

图2为本发明的涂料及制备方法的分光透过率曲线表；

图3为本发明的涂料及制备方法的光伏发电组件镀膜前的光电转换率对照表；

图4为本发明的涂料及制备方法的光伏发电组件镀膜后的光电转换率对照表；

图5为本发明的涂料及制备方法的抗静电防污染效果确认图。

具体实施方式

本发明首先提供一种常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，该涂料的组份是：二氧化锡粉体、二氧化硅粉体及非晶体二氧化硅粉体；其中：

二氧化锡粉体的颗料粒径为5纳米以下，

二氧化硅粉体的颗料粒径为25纳米以下，

非晶体二氧化硅粉体的颗料粒径为5纳米以下。

较佳的是所述二氧化锡粉体的颗料平均粒径不大于2纳米；

较佳的是所述二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于10纳米；

较佳的是所述非晶体二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于2纳米。

本发明涂料的涂覆液由二氧化锡粉体水悬浮液、二氧化硅粉体甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体水悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成。

前述涂料的涂覆液是由二氧化锡粉体4重量百分比的水悬浮液、二氧化硅粉体20重量百分比的甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体1.6重量百分比的水悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成。

前述涂料的涂覆液是由百分之3的二氧化锡粉体水悬浮液、百分之8的二氧化硅粉体甲醇悬浮液及百分之7的非晶体二氧化硅粉体水悬浮液混合，再以百分之82的甲醇进行稀释混合后制成。

本发明常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法，其包括步骤：

1）将玻璃去污；

2）将前述的涂料制作成涂覆液；

3）将前述涂覆液涂覆至玻璃表面；

4）干燥涂料。

在前述步骤3）中是将涂覆液经过一辊轮以辊涂的方式涂覆到玻璃表面上。

在前述步骤4）完成后该涂料干膜的厚度范围为不大于200纳米。

在前述步骤4）完成后该涂料干膜的厚度范围为不大于100纳米。

步骤4）的干燥涂料可以是在涂覆后自然干燥，亦可加热玻璃，使涂覆在玻璃表层的涂料中的甲醇与水尽快蒸发掉。

请参看图1所示，其为制备本发明常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的最佳涂料涂覆设备及最佳涂覆方式示意图，其中显示了在上述步骤3）中对玻璃20涂覆涂料的设备及涂覆方式，该设备包括一放置玻璃20的输送带30，在该输送带30上方设有一辊轮10，该辊轮10旁边设置有一供液辊轮12，在供液辊轮12的另侧连接一涂覆液槽14；当进行本发明制备方法中的涂料涂覆时，是将玻璃20置于该输送带30上，以输送带30进行输送，由供液辊轮12将涂覆液由涂覆液槽14中送至相贴的辊轮10表面，并由该辊轮10将涂覆液涂覆到玻璃20表面上以形成涂膜40，经由本发明涂覆涂覆液的设备及涂覆方法，能够精确控制该涂膜40的厚度，其涂膜40厚度是由供液辊轮12的性能及辊轮12与输送带30间的距离及相对移动的速度来进行调整，供液辊轮12的涂覆液供应量愈稳定，涂膜40的厚度就愈均匀，辊轮12与平台30相对移动的速度愈快则涂膜40的厚度就愈薄。

在本发明的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法步骤2完成后即进行步骤，待涂膜40中的甲醇与水蒸发掉后，该涂膜40的干膜厚度范围为不大于200纳米，而其中较佳范围为不大于100纳米。

为检验本发明的减反射功效，本发明人以一片3毫米厚的玻璃来进行了涂覆前后的对比，没有涂覆任何涂料的玻璃【未涂覆涂料玻璃】与单面涂覆有本发明涂料涂膜的玻璃【涂覆有涂料玻璃】以窗玻璃能量检测仪（WINDOW ENERGY PROFILER）进行测试，其测试结果如下：

测试玻璃及测试数据	紫外线(%)	可见光(%)	近红外线(%)	太阳能源辐射率
					【未涂覆涂料玻璃】	82	88	83	88
【涂覆有涂料玻璃】	83	94	86	90

其中可以见到覆盖涂覆有本发明涂料涂膜的玻璃在可见光的透过率由88%提升到94%，较没有涂覆任何涂料的玻璃高出6%，此即足以证明涂覆有本发明涂料涂膜的玻璃确实能够达到减反射的目的（并可大幅度提高光电转换效率）。

本发明的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法所得到的玻璃的涂覆涂膜精度高且膜厚均匀，加上其涂膜材料具有极强的抗静电作用及超亲水性能，不仅能够防止玻璃表面结露，而且能够拥有不易沾污及易于清洁的特性。

本发明的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法所得到的玻璃的涂覆涂膜表面的阻抗为10⁸Ω，大大优于涂覆前的10^11～12Ω，具有极强的抗静电作用。而涂膜表面的水滴角度低于5°，具备极好的超亲水性能。本发明的减反射（抗污自清洁）玻璃不仅可以大大提高透光率，并具备抗结露、不易沾污、自清洁的抗污自清洁良好特性。

该方法制得的涂层保持了原来的良好的超亲水等所有的性能，同时涂层的附着力个耐老化性能都有所提高，本发明的涂层由0.4微米的氧化铝微粒子、2000转的抛光机研磨10分钟，或用橡胶洗车机洗10次都没有脱落。

由于本发明的涂料为100%的无机物，因此在超级UV500小时照射下进行人工老化实验没有发现明显变化。

单面镀膜玻璃的可见光的透过率提高至94%，比普通玻璃的88%提高了6%。

表面阻抗为10⁸Ω，大大优于普通玻璃的10^11～12Ω，具备良好的抗污染性能。

表面水滴角度为5°以下，具备出色的超亲水性及抗结露性能。

具备良好的附着力，使用0.4微米铝粉微粒子进行2000转研磨10分钟仍然附着于玻璃表面。

参照图2所示，下曲线为未涂布、中曲线为单面涂布、上曲线为两面涂布时的透过率。再参看图3、图4所示，光电转换率提高3.163%。如图5所示，左边部分为镀膜区域，右边部分为未镀膜区域，实验都使用组件编号为SR110528114506的组件，镀膜前的功率为Pm186.979W，镀膜后的功率为Pm190.142W。

Claims

1.一种常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是该涂料的组份是：二氧化锡粉体、二氧化硅粉体及非晶体二氧化硅粉体；其中：

二氧化锡粉体的颗料粒径为5纳米以下，

二氧化硅粉体的颗料粒径为25纳米以下，

非晶体二氧化硅粉体的颗料粒径为5纳米以下。

2.如权利要求1所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述二氧化锡粉体的颗料平均粒径不大于2纳米。

3.如权利要求1所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于10纳米。

4.如权利要求1所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述非晶体二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于2纳米。

5.如权利要求1所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述

二氧化锡粉体的颗料平均粒径不大于2纳米；

二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于10纳米；

非晶体二氧化硅粉体的颗料平均粒径不大于2纳米。

6.如权利要求1所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述涂料的涂覆液由二氧化锡粉体水悬浮液、二氧化硅粉体甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体水悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成。

7.如权利要求6所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述涂料的涂覆液是由二氧化锡粉体4重量百分比的水悬浮液、二氧化硅粉体20重量百分比的甲醇悬浮液及非晶体二氧化硅粉体1.6重量百分比的水悬浮液混合，再以甲醇进行稀释混合后制成。

8.如权利要求7所述常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的涂料，其特征是所述涂料的涂覆液是由百分之3的二氧化锡粉体水悬浮液、百分之8的二氧化硅粉体甲醇悬浮液及百分之7的非晶体二氧化硅粉体水悬浮液混合，再以百分之82的甲醇进行稀释混合后制成。

9.一种常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法，其特征是包括步骤：

1）将玻璃去污；

2）将权利要求1所述的涂料制作成涂覆液；

3）将前述涂覆液涂覆至玻璃表面；

4）干燥涂料。

10.如权利要求9所述的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法，其特征在于所述步骤3）中是将涂覆液经过一辊轮以辊涂的方式涂覆到玻璃表面上。

11.如权利要求9所述的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法，其特征是在所述步骤4）完成后该涂料干膜的厚度范围为不大于200纳米。

12.如权利要求9所述的常温干燥型高透光抗静电自清洁玻璃的制备方法，其特征是在所述步骤4）完成后该涂料干膜的厚度范围为不大于100纳米。