CN103241962A - 一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃 - Google Patents

Abstract

本发明提出一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，包括玻璃基底，以及淀积在所述玻璃基底上的功能膜层；其特征在于，所述功能膜层之异于所述玻璃基底的一侧还包括顶层保护层，所述顶层保护层为TiOx，其中x的范围为1≤x≤2。

Description

一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃

技术领域

本发明涉及镀膜玻璃技术领域，具体的，涉及一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃。 

背景技术

随着科技的不断发展，玻璃成为了建筑物和汽车行业中不可缺少的组成部分，承担着许多重要的功能，如：美化建筑物；满足汽车外观、采光的需要以及给室内带来开阔的视野等。但是普通玻璃的阳光透过率很高，红外反射率很低，大部分的太阳光透过玻璃进入室内，加热了物体，而这些室内的能量又会以辐射形式通过玻璃散失掉。而低辐射膜（LOW-E膜）对常温物体的红外能量具有较高的反射作用，这一特性使低辐射LOW-E玻璃的传热系数大大的降低，有效地改善了玻璃的隔热性能。 

     LOW-E玻璃是在玻璃表面利用磁控溅射法沉积多层膜，在多层膜层材料中沉积一层或两层或两层以上的纯银基材而成的高性能玻璃制品。LOW-E玻璃突出地强调了玻璃对太阳热辐射的遮蔽效果，将玻璃的高透光性与太阳热辐射的低透过性巧妙地结合在一起，成功地解决了高透光与低传热系数U值，遮阳系数Sc值的双重优势并存的难题具有很好节能效果。 

     目前，人们亦可以根据用户的不同要求生产出对太阳能有不同透过率的LOW-E玻璃。包括单银LOW-E玻璃，双银LOW-E玻璃及三银LOW-E玻璃。 

单银LOW-E玻璃，它具有较高的太阳能透过率和很高的可见光透过率。其又可以分为单银高透型LOW-E玻璃，单银遮阳型LOW-E玻璃。因高透型单银LOW-E玻璃，它具有较高的可见光透过率，可以使太阳光 最大限度地通过玻璃进入室内，还可以非常有效地反射波长为10微米的室温辐射，大大降低了玻璃的传热系数，提高了窗户的阳光能量增益。由此可见单银LOW-E玻璃在充分地利用太阳能的同时，还能隔热保温，因此十分适合于寒冷的地区使用。而遮阳型单银LOW-E玻璃，它因具有较低的遮阳系数Sc值和传热系数U值，故起到了阻挡太阳光的直接照射进室内的作用，达到了遮阳的效果。因此在温带，亚热带等天气较热的地区很受人们欢迎。 

 双银LOW-E玻璃 ，相比于单银LOW-E玻璃，在产品的性能上有了很大程度的提高，在透光率相同的情况下，双银LOW-E玻璃具有更低的遮阳系数Sc，能更大限度地将太阳光过滤成冷光源；另一方面，双银LOW-E玻璃的传热系数较单银LOW-E更低，进一步提高了外窗的保温性能，真正达到了冬暖夏凉。总的来说，双银LOW-E玻璃较单银LOW-E玻璃在满足良好采光性能的同时，更大程度的提高了室内热舒适度，减少了设备采暖制冷的运行时间，节约了电能，是节约环保的好产品。 

三银LOW-E玻璃，在保持了双银LOW-E玻璃优点的同时，其节能效果更为突出。三银LOW-E玻璃具有光谱选择性，它能将不受欢迎的红外线，紫外线和人们需要的可见光加以区分，一方面它可以将人眼可见的光线最大限度的放进来，另一方面又最大限度的将携带能量最多的近中红外热能阻隔出去，其具有极低的表面辐射率E值，对远红外的热能反射也非常高，保温隔热能力都是节能玻璃中最好的。 

虽然现有的LOW-E产品有很多优点，但还不完善，仍存在一些缺陷，如：针对高透型单银LOW-E玻璃，其膜系简单，膜层较薄且偏软，耐加工性能差等；双银LOW-E玻璃，其架构比单银的要复杂些，膜层厚度要厚一点，但膜层依旧偏软，膜层表面易产生划伤等问题；三银LOW-E玻璃，其生产成本高，产品加工成品率低，给生产带来了不便。而且另一方面现代LOW-E玻璃对膜层也提出了更高的要求，如：必须具有高的可见光透过率，一般80%以上；必须具有低的传热系数，K小于1.1W/m2.K，相当于辐射率约为0.05；必须具有良好的颜色选择性等特点。 

发明内容

本发明的目的在于克服现有LOW-E产品的各种缺陷，不断完善LOW-E产品，达到对膜层提出的高要求。 

本发明提出一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，包括玻璃基底，以及淀积在所述玻璃基底上的功能膜层；其特征在于，所述功能膜层之异于所述玻璃基底的一侧还包括顶层保护层，所述顶层保护层为TiOx，其中x的范围为1≤x≤2。 

较优地，所述顶层保护层为TiO2。所述顶层保护层TiO2为金红石晶体形态。 

较优地，所述镀膜玻璃为低辐射镀膜玻璃或者热反射镀膜玻璃的其中之一。所述的低辐射镀膜玻璃为可钢化的低辐射镀膜玻璃。所述的可钢化的低辐射镀膜玻璃为单银可钢化low-e玻璃，双银可钢化low-e玻璃或三银可钢化low-e玻璃中的任意一款。 

与现有技术相比较，本发明提出的顶层镀TiOx保护层的可钢化低辐射镀膜玻璃，改善了膜系膜层表面的光滑度，增强了玻璃表面膜层的耐划伤能力，耐酸、碱性强，耐加工性能好，改善了现有LOW-E产品的一些缺陷。同时因TiOx本身就有较高的折射率，故在可钢化low-e玻璃膜层的顶层镀一层TiOx，可以大大提高玻璃的透光率，减小了钢化过程中数据的漂移，高温热处理稳定性好，满足了现代LOW-E玻璃对膜层提出的高要求。 

附图说明

关于本发明的优点与精神可以通过以下的发明详述及所附图式得到进一步的了解。

图1为本发明顶层镀TiOx的镀膜玻璃的结构示意图。 

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施例。 

本发明在现有的可钢化low-e镀膜玻璃的基础上，提出了一种创造性发明，即在可钢化low-e镀膜玻璃的功能膜层的顶层电介质层上再镀一层顶层保护层，该顶层保护层为TiOx层，其中x的范围为1≤x≤2。其中，X的值是由设备工艺决定的，随着TiOx靶材溅射的功率、气压、电压、反应气体量的变化，X的值也随之发生相应的变化，可生成TiO、TiO2、Ti2O3、Ti3O5等氧化物。根据生产加工的需要，我们可以控制生产的功率、电压、反应气体量等，使X的值为1≤x≤2。其中当x=2时，即生成物为二氧化钛，且二氧化钛为金红石晶体形态时，性能最优。因TiO物理化学极不稳定，会在钢化的过程中转变成TiO2，影响膜层的数据漂移变化。而Ti2O3物理化学性质又极不稳定，在钢化过程中会生成Ti3O5，Ti3O5化学性质极不稳定，是强还原剂。本发明解决了目前市场上可钢化低辐射镀膜玻璃表面膜层易划伤，擦伤及易氧化等缺点；另外镀TiOx层作为顶层保护层后，还可以大大提高产品的可见光透过率，减少产品钢化前后的数据漂移，稳定产品的各方面性能，达到了新时代对low-e产品的高要求。 

本发明顶层镀TiOx的镀膜玻璃的结构示意如图1所示，本发明提出的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，是在单银可钢化low-e玻璃的基础上，在功能膜层的顶层电介质层上再镀一层TiOx层作为顶层保护层，其中x的范围为1≤x≤2。最优的，X的值为2。该镀膜玻璃的各层结构依次为：玻璃基板/底层电介质层1/第一阻挡层2/反射层3/第二阻挡层4/中间电介质层5/顶层电介质层6/顶层保护层7。 

其中，底层电介质层1为Si3N4层，该膜层的优选厚度为15～55nm。第一阻挡层2为ZnO+NiCr层，该膜层的优选厚度为1～20nm。反射层3为Ag层，该膜层的优选厚度为1～20nm。      第二阻挡层4为NiCr层，该膜层的优选厚度为为1～10nm。中间电介质层5为ZnSnO3，该膜层的优选选厚度为5～30nm。顶层电介质层6为Si3N4，该膜层的优选厚度为15～55nm。顶层保护层7为TiOx层，该膜层的优选厚度为1～10nm。 

实施例1

本实施例采用真空磁控阴极溅射的方法，在真空的环境中对玻璃表面进行逐层沉积成膜。在玻璃基板的表面依次镀膜，第一层是底层电介质层Si3N4层，第二层是第一阻挡层ZnO和NiCr层，第三层是反射层Ag层，第四层是第二阻挡层NiCr层，第五层是中间电介质层ZnSnO3层，第六层是顶层电介质层Si3N4，第七层是顶层保护层TiO2层，即玻璃基底/Si3N4/ZnO/NiCr /Ag/NiCr/ZnSnO3/Si3N4/TiO2。本实施例中，顶层保护层TiOx层其中X的值为2，即顶层保护层为TiO2。

本实施例在单银可钢化low-e玻璃的顶层电介质Si3N4层上再镀一层TiO2保护层，该做法对膜层的耐磨性，防划伤，耐酸，耐碱性有了很好的保护。其可以通过对比在玻璃膜层的顶层镀TiO2层的单银可钢低辐射镀膜玻璃和未镀TiO2层的单银可钢低辐射镀膜玻璃在酸碱测试，抗机械性能测试以及抗氧化性能测试的数据中得出结论。 

以下各表是在单银可钢化low-e玻璃膜层的顶层镀制TiO2保护层前后的参数对照表： 

样片1为顶层未镀TiO2作为保护层的单银可钢低辐射镀膜玻璃；样片2为顶层镀了TiO2作为保护层的单银可钢低辐射镀膜玻璃。

表1和表2是在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO2保护层前后的抗机械性能（耐磨耗试验、酒精布擦拭试验、铅笔硬度试验）结果的比照。 

表1为研磨前后透过率（Tr）的比照： 

由表1可知：在顶层镀了保护层TiO2的单银可钢化低辐射镀膜玻璃，无论是研磨50转，还是研磨200转，透过率（Tr）的变化都较小。

表2为在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO2保护层前后的酒精布擦拭试验及铅笔硬度试验结果的比照： 

     由表2可知：顶层镀TiO2保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃的酒精布擦拭试验及铅笔硬度值明显比顶层未镀TiO2保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃的结果要好。

    由表1和表2可知：顶层镀TiO2保护层后的单银可钢化镀膜玻璃的膜层表面耐擦伤，抗划伤能力强。 

表3为在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO2保护层前后的抗氧化性能测试的比照： 

 

由表3可知：无论是在自然条件下氧化，还是在湿热机环境下氧化，顶层镀TiO2保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃明显比顶层未镀TiO2保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃抗氧化时间长。由此证明了镀TiO2保护层后的单银可钢化低辐射镀膜玻璃的抗氧化能力强，不易氧化。

表4为在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO2保护层前后的耐酸碱性的测试比照： 

由表4可知：无论是耐酸还是耐碱试验，顶层镀TiO2保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃明显比顶层未镀TiO2保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃时间久。由此证明了镀TiO2保护层后的单银可钢化低辐射镀膜玻璃耐酸，耐碱性强。

由上表1-4可知：在单银可钢低辐射玻璃产品的顶层镀一层以TiO2作为顶层保护层之后，其大大增强了膜层的耐刷伤能力和耐加工性能。 

本发明在单银可钢化低辐射玻璃的顶层电介质Si3N4层上再镀一层TiO2作为保护层。该方法对玻璃钢化前后数据的漂移，可见光的透过率也有很大的影响。下表则可以很好地显示该镀膜玻璃在钢化前后的数据变化情况： 

一种顶层镀TiO2的单银可钢化低辐射镀膜玻璃钢化前后数据如下表5所示：

如上表5所示：可见光玻璃面的反射率值，钢化前为9.9%，钢化后为8.7%；

            可见光玻璃面的色坐标a*值，钢化前为-3，钢化后为-1.4；

            可见光玻璃面的色坐标b*值，钢化前为-9.6，钢化后为-11；

            可见光膜面的反射率值，钢化前为3.8%，钢化后为5.6%；

            可见光膜面的色坐标a*值，钢化前为2.7，钢化后为-0.5；

            可见光膜面的色坐标b*值，钢化前为-17.1，钢化后为-13.9；

            可见光的透过率值，钢化前为74.3%，钢化后为82.3%；

            可见光的透视色坐标a*值，钢化前为-2.4，钢化后为-2.4；

            可见光的透视色坐标b*值，钢化前为1，钢化后为2.5。

由上表5可知：在单银可钢低辐射玻璃产品的顶层镀一层以TiO2作为顶层保护层之后，单银可钢化低辐射玻璃的钢化前后数据漂移减小，高温热处理稳定性好，可见光透过率高。 

实施例2

在本实施例中，在同样的单银可钢化low-e玻璃的顶层电介质Si3N4层上再镀一层TiOx保护层，其中x的范围为1≤x≤2。本实施例中，我们取X的值为1，即顶层保护层为TiO。通过对比在顶层镀TiO层的和未镀TiOx层的单银可钢低辐射镀膜玻璃在酸碱测试，抗机械性能测试以及抗氧化性能测试的数据中得出结论。

以下各表是在单银可钢化低辐射镀膜玻璃膜层的顶层镀制TiO保护层前后的参数对照表： 

样片1为顶层未镀TiOx作为保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃；

样片2为顶层镀了TiO作为保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃。

表6和表7是在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO保护层前后的抗机械性能（耐磨耗试验、酒精布擦拭试验、铅笔硬度试验）结果的比照。 

表6为研磨前后透过率（Tr）的比较： 

由表6可知：镀了顶层保护层TiO的单银可钢化低辐射镀膜玻璃，无论是研磨50转，还是研磨200转，透过率（Tr）的变化都较小。

对比实施例1中的耐磨耗试验（表1）可知：顶层镀TiO2保护层的透过率（Tr）的变化比顶层镀TiO保护层的还要小。 

表7为在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO保护层前后的酒精布擦拭试验和铅笔硬度试验结果的比照： 

由表7可知：顶层镀TiO保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃的酒精布擦拭结果和铅笔硬度值明显比顶层未镀TiOx保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃的结果要好的多。

对比实施例1中的酒精布擦拭试验和铅笔硬度试验（表2）可知：顶层镀TiO2保护层的铅笔硬度试验比顶层镀TiO保护层的铅笔硬度试验结果要好。 

表8为在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO保护层前后的抗氧化性能测试的比照： 

由表8可知：无论是在自然条件下氧化，还是在湿热机环境下氧化，顶层镀TiO保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃结果比顶层未镀TiOx保护层的结果要好。

对比实施例1中的抗氧化性能测试（表3）可知：顶层镀TiO2保护层的抗氧化性比顶层镀TiO保护层的抗氧化性要好的多。 

表9为在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层镀TiO保护层前后的耐酸碱性能的测试比照： 

     由表9可知：无论是耐酸还是耐碱试验，顶层镀TiO保护层的单银可钢化低辐射镀膜玻璃结果比顶层未镀TiOx保护层的结果好。

 对比实施例1中的耐酸碱性能的测试（表4）可知：顶层镀TiO2保护层的耐酸碱性比顶层镀TiO保护层的耐酸碱性要好的多。 

本发明在单银可钢化低辐射镀膜玻璃的顶层电介质Si3N4层上再镀一层TiO保护层，对玻璃钢化前后数据的漂移，可见光的透过率也有很大的影响。下表10可以很好地显示该镀膜玻璃在钢化前后的数据变化情况： 

本实施例2的一种顶层镀TiO的单银可钢化低辐射镀膜玻璃钢前钢后数据如下表10所示：

如上表10所示：可见光玻璃面的反射率值，钢化前为9.9%，钢化后为17.3%；

可见光玻璃面的色坐标a*值，钢化前为-3，钢化后为-1.7；

可见光玻璃面的色坐标b*值，钢化前为-9.6，钢化后为-3；

可见光膜面的反射率值，钢化前为3.8%，钢化后为15.7%；

可见光膜面的色坐标a*值，钢化前为2.7，钢化后为-0.5；

可见光膜面的色坐标b*值，钢化前为-17.1，钢化后为-13.9；

可见光的透过率值，钢化前为74.3%，钢化后为68%；

可见光的透视色坐标a*值，钢化前为-2.4，钢化后为-4；

可见光的透视色坐标b*值，钢化前为1，钢化后为5。

对比实施例1中的颜色数据（表5）可知：顶层镀TiO保护层的单银可钢化镀膜玻璃钢前钢后数据漂移明显比顶层镀TiO2保护层的单银可钢化镀膜玻璃要大的多。 

结合实施例1和实施例2可看出：在可钢化low-e镀膜玻璃的功能膜层的顶层电介质层上再镀一层保护层，该保护层为TiOx层，其中x的范围为1≤x≤2。当X 取2的时候，即保护层为TiO2（实施例1），其得到的产品性能各方面都是最好的；当X取1的时候，即保护层为TiO（实施例2），其得到的产品在性能等方面比顶层未镀TiOx保护层的效果要好，但相比于TiO2来看，其性能远不如TiO2的好。 

在可钢化low-e镀膜玻璃的功能膜层的顶层电介质层上再镀一层保护层TiOx，其带来的有益效果在于： 

1、在可钢化low-e玻璃的顶层镀TiOx保护层，改善了膜系膜层表面的光滑度，增强了膜层的耐刷伤能力和耐加工性能；

2、在可钢化low-e玻璃的顶层镀TiOx保护层，提高了膜系钢后的透光率，减小了钢化过程中数据的漂移，高温热处理稳定性好。    

本说明书中所述的只是本发明的较佳具体实施例，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对本发明的限制。凡本领域技术人员依本发明的构思通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在本发明的范围之内。

  

Claims (7)

1.一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，包括玻璃基底，以及淀积在所述玻璃基底上的功能膜层；其特征在于，所述功能膜层之异于所述玻璃基底的一侧还包括顶层保护层，所述顶层保护层为TiOx，其中x的范围为1≤x≤2。

2.根据权利要求1所述的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，其特征在于，所述顶层保护层为TiO2。

3.根据权利要求2所述的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，其特征在于，所述顶层保护层TiO2为金红石晶体形态。

4.根据权利要求1所述的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，其特征在于，所述顶层保护层的优选厚度为1～10nm。

5.根据权利要求1所述的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，其特征在于，所述镀膜玻璃为低辐射镀膜玻璃或者热反射镀膜玻璃的其中之一。

6.根据权利要求5所述的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，其特征在于，所述的低辐射镀膜玻璃为可钢化的低辐射镀膜玻璃。

7.根据权利要求6所述的一种顶层镀TiOx的镀膜玻璃，其特征在于，所述的可钢化的低辐射镀膜玻璃为单银可钢化low-e玻璃，双银可钢化low-e玻璃或三银可钢化low-e玻璃中的任意一款。

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