CN103693862B - 具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法 - Google Patents
具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法 Download PDFInfo
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Abstract
本发明属于节能玻璃技术领域，公开一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法。提出的具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃，在所用玻璃基片的基础成分上加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴作为添加剂然后对玻璃进行熔制，氧化铈、二氧化钛和氧化钴的加入量分别为玻璃基片基础成分总质量的0.3~0.5%、0.04~0.06%和0.0001~0.0002%。在玻璃拉制成型过程中，采用气相沉积法在线镀膜的方法在具有吸收紫外线功能的玻璃基片上镀有具有红外线反射功能的红外线反射膜层。本发明的镀膜玻璃具有吸收紫外线、反射红外线双重功能，并不影响玻璃的可见光透射率和颜色。
Description
技术领域
本发明属于节能玻璃技术领域，公开一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法。
背景技术
紫外线的照射会引起光化学反应，可使人体机能发生一系列变化，尤其是对人体的皮肤、眼睛以及免疫系统等造成危害。紫外线会使室内家具、书籍、织物等有机物氧化退色、变旧、加速老化。因此，居室及一些特殊的场合需要阻止紫外线通过玻璃射入或射出，如博物馆、图书馆、汽车等，以防止织物、纸张、珍贵文物等在紫外线照射下发生老化、变质。
红外线通过玻璃传递，在炎热的夏季使室内温度升高，寒冷的冬季使室内取暖的热量流向室外，二者分别造成制冷和取暖方面的能源消耗。在玻璃上镀制红外线反射膜，可以达到节能的目的。
现有技术中有采用两次镀膜的方法制备紫外线截止和红外线反射的镀膜玻璃，制备方法是采用离线真空磁控溅射镀膜方法。其必须分两步镀膜，先镀一次截止紫外线的膜，再镀一次截止红外线的膜。虽然离线镀膜玻璃具有综合参数指标好、U值低、颜色品种多等优点，但存在易氧化、牢固度差等缺点，影响玻璃的使用寿命。
发明内容
本发明的目的在于提出一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，使其具有吸收短波紫外线、降低紫外线总透过率，对红外线有较高反射的功能，并且不影响玻璃的可见光透射率。
本发明为完成上述目的采用如下技术方案：
一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃，所述镀膜玻璃所用玻璃基片的基础成分不受限制，为一般浮法玻璃成分：在所用玻璃基片的基础成分上加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴作为添加剂然后对玻璃进行熔制，使玻璃基片具有吸收紫外线功能，同时不影响玻璃的可见光透过率和颜色；所述二氧化铈的加入量为玻璃基片基础成分总质量的0.3~0.5%，二氧化钛加入量为玻璃总质量的0.04%~0.06%、氧化钴加入量为玻璃总质量的0.0001%~0.0002%；在具有吸收紫外线功能的本体玻璃拉制成型过程中，采用气相沉积法在线镀膜的方法，在具有吸收紫外线功能的玻璃基片上镀具有红外线反射功能的红外线反射膜层；所述的红外线反射膜层为内外两层，内层膜采用MBTC与TEOS原料，利用气相沉积法得到二氧化硅和二氧化锡的混合物制得，MBTC的用量为8~10千克/小时，TEOS的用量为6~8千克/小时，内层膜作为钠离子阻挡层和颜色调节层，保证膜层在长期使用中不会失去性能，并使得膜层颜色均匀，外层膜为采用气相沉积法制得的SnO2:F膜层或SnO2:Sb膜层。
所述红外线反射膜层的总厚度为450~1200nm，其中内层膜的厚度为30~50nm。
所述SnO2:F膜层的原料及质量比为：MBTC:TFA=6~8:1。
所述SnO2:Sb膜层的原料及质量比为：MBTC:SbCl3=18~22:1。
一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，其具体步骤如下：
1）首先在玻璃基础成分配方中加入0.3~0.5%的二氧化铈、0.04%~0.06%的二氧化钛、0.0001%~0.0002%的氧化钴，采用浮法工艺生产具有抗紫外线功能的玻璃基片；玻璃基片的基础成分及质量百分比为一般浮法玻璃成分：二氧化硅71~73%，氧化钠13~14%，氧化钾0.01~0.5%，氧化钙8~10%，氧化镁3~4%，三氧化二铝0.01~1.5%，三氧化二铁0.008~0.12%；
2）准备镀制具有红外线反射功能的红外线反射膜层的原料，内层膜的膜层原料为MBTC与TEOS；外层膜的镀膜原料采用MBTC与TFA或MBTC与SbCl3；
3）采用气相沉积法在氮气气氛中对玻璃基片进行在线镀膜，镀膜气压选择常压，添加水作为催化剂，采用以下方式进行镀膜：先对玻璃基片镀制以MBTC与TEOS为原材料的内层膜，内层膜的作用有两个，一个是作为钠离子阻挡层，阻止玻璃中钠离子向红外反射膜层扩散，保证膜层在长期使用中不会失去性能；另一个是作为颜色调节层，使得膜层颜色均匀；然后镀制以MBTC与TFA或MBTC与SbCl3两种之一为原材料的外膜层；在线镀膜玻璃由于是在浮法玻璃生产线的高温条件下进行镀膜，所以也称为硬镀膜，因此在钢化炉的温度状态下，基本不会对膜层产生伤害，可直接进行钢化、半钢化、热弯等热加工处理，进行切割、磨边、清洗时，也基本不会对膜层产生伤害；制作中空玻璃作业时，不需要对边部进行除膜处理；储运和加工时，基本不需要对膜层进行特殊保护；钢化时不产生鱼鳞纹现象；在线镀膜玻璃可长期存放，使用寿命长。
步骤3）中催化剂水与原材料一起汽化加入，在整个镀膜过程中水是持续加入的，加入量为1.5kg/h。
步骤3）中玻璃基片镀膜时采用浮法玻璃生产过程中玻璃带自身热量，温度为675℃。
本发明采用在线气相沉积法，在具有防紫外线功能的玻璃基片上镀制红外线反射膜层，使获得的镀膜玻璃同时具有防紫外线和红外线双重功能；防紫外线功能的玻璃，是在基础成分中同时加入作为添加剂的二氧化铈、二氧化钛和氧化钴，添加剂具有吸收紫外线和调色的功能，使玻璃基片具有吸收紫外线功能的同时，本发明用氧化铈、氧化钛共同用于吸收紫外线，并用氧化钴脱色，保证玻璃具有防紫外线功能的同时，不影响玻璃的可见光透过率和颜色。
铈在玻璃中以Ce3+和Ce4+两种价态存在；Ce3+吸收波长为314nm的光，Ce4+吸收波长为240nm的光，吸收带均是在紫外区，Ce4+吸收紫外线能力更强烈一些；钛在玻璃中主要以Ti4+存在，Ti4+吸收波长为300nm的光，也具有防紫外线作用。加入二氧化铈和二氧化钛后的玻璃与加入前玻璃相比，紫外线的截止波长从300nm移至345nm~365nm；300~380nm紫外线总透过率从84%降至25%以下；大大降低紫外线透过玻璃对人体的皮肤、眼睛等造成的伤害，也防止了室内织物、纸张、珍贵文物等在紫外线照射下发生的老化、变质；氧化铈具有吸收紫外线的功能，加入量低于0.3%，紫外线阻挡不够，高于0.5%时，玻璃发黄，成本也太高，因此，氧化铈的加入量为0.3~0.5%；二氧化钛在玻璃中还有少量钛以Ti3+存在，Ti3+吸收540nm的光，二氧化钛加入多的话，会影响可见光透过率，二氧化钛也会使玻璃发黄，因此二氧化钛的加入量为0.04~0.06%；玻璃中引入二氧化铈和二氧化钛后，会使玻璃显示微黄的颜色，根据颜色互补原理，玻璃中引入一定量的氧化钴，氧化钴使玻璃显示蓝色，蓝色-黄色互补，可以消除由氧化铈和氧化钛引起的黄色，根据二氧化铈和二氧化钛的加入量，氧化钴的加入量为0.0001~0.0002%。
同时，由于二氧化铈在玻璃熔制温度下分解放出氧（式1），使玻璃向氧化性方向偏移，从而使吸光能力强的Fe2+向吸光能力弱的Fe3+转移（式2），进而提高玻璃的可见光透过率；在玻璃中引入氧化铈，能有效增加可见光透过率，使玻璃有水晶般的光泽。
2CeO2 Ce2O3+1/2O2（1）
2FeO+1/2O2 Fe2O3（2）
红外线传递热量最多的波段在800~2500nm，本发明在线制备镀膜玻璃的红外线反射率大于50%（800~2500nm），达到阻止热量通过玻璃传递的目的；5mm镀膜玻璃的可见光透过率在80%～83%。
本发明提出的一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，本发明采用玻璃本体中加入防紫外线元素的方法，并用物理脱色的方法，使玻璃不改变颜色，即采用在玻璃基片的基础组分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴的方式得到具有吸收紫外线功能的玻璃，大大降低了紫外线透过玻璃对人体的皮肤、眼睛等造成的伤害，也防止了室内织物、纸张、珍贵文物等在紫外线照射下发生的老化、变质；在具有吸收紫外线功能的玻璃上在线镀制红外线反射膜的方式，达到了反射红外线、节能的目的；所镀红外线反射膜层是在浮法玻璃生产线的高温条件下进行的，具有坚固耐用的优点，可以钢化、热弯、清洗、磨边等，可以单片使用；而离线镀膜玻璃只能做中空玻璃，同时所镀的红外线反射膜层也是无色透明的，因此本发明玻璃具有无色、透明的优点；综上所述，本发明可以在工序少的清孔下得到具有吸收紫外线、反射红外线双重功能，同时不影响玻璃的可见光透射率。本发明产品在建筑玻璃、汽车玻璃和灯具玻璃工业方面具有广泛的应用，前景广阔。
具体实施方式
结合具体实施例对本发明加以说明：
实施例1：
一种防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，其具体步骤如下：
1）、首先在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴，采用浮法工艺生产具有抗紫外线功能的玻璃基片；玻璃基片的基础成分及质量百分比为：二氧化硅71~73%，氧化钠13~14%，氧化钾0.01~0.5%，氧化钙8~10%，氧化镁3~4%，三氧化二铝0.01~1.5%，三氧化二铁0.008~0.12%，加入二氧化铈为玻璃基片总质量的0.3%，二氧化钛0.06%，氧化钴0.0002%；
2）、配制具有红外线反射功能的红外线反射膜层，内层膜层采用原料为MBTC与TEOS进行气相沉积得到二氧化锡和二氧化硅，MBTC用量10千克/小时，TEOS用量6千克/小时；外层膜层的镀膜原料采用MBTC与TFA；MBTC与TFA的质量比为6:1；
3）、采用气相沉积法在氮气气氛中对玻璃基片进行在线镀膜，镀膜气压选择常压，添加水作为催化剂，采用以下方式进行镀膜：先对玻璃基片镀制以MBTC与TEOS为原材料的30nm厚的内层膜，内层膜作用有两个，一个是作为钠离子阻挡层，保证膜层在长期使用中不会失去性能；另一个是作为颜色调节层，使得膜层颜色均匀；然后镀制以MBTC：TFA为原材料的外膜层；内层膜和外层膜总的膜层厚度为460nm，在线镀膜玻璃由于是在浮法玻璃生产线的高温条件下进行镀膜，所以也称为硬镀膜，因此在钢化炉的温度状态下，基本不会对膜层产生伤害，可直接进行钢化、半钢化、热弯等热加工处理，在进行切割、磨边、清洗时，也基本不会对膜层产生伤害；制作中空玻璃作业时，不需要对边部进行除膜处理；储运和加工时，基本不需要对膜层进行特殊保护；钢化时不产生鱼鳞纹现象；在线镀膜玻璃可长期存放，使用寿命长。
步骤3）中催化剂水与原材料一起汽化加入，加入量为1.5Kg/h；
步骤3）中玻璃基片镀膜时采用浮法玻璃生产过程中玻璃带自身热量，温度为675℃。
在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃，玻璃基片为在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴添加剂，膜层为具有反射红外线功能的红外线反射膜层；在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃的性能如下：可见光透过率80%～83%；345nm以下的紫外线截止率达到90%，300~380nm紫外线总透过率24%；800~2500nm之间红外线反射率为54%；膜层颜色为无色透明；镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试”中规定的国家标准。
实施例2：
一种防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，其具体步骤如下：
1）、首先在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴，采用浮法工艺生产具有抗紫外线功能的玻璃基片；玻璃基片的基础成分及质量百分比为：二氧化硅71~73%，氧化钠13~14%，氧化钾0.01~0.5%，氧化钙8~10%，氧化镁3~4%，三氧化二铝0.01~1.5%，三氧化二铁0.008~0.12%，加入二氧化铈为玻璃基片总质量的0.4%，二氧化钛0.05%，氧化钴0.0001%；
2）、配制具有红外线反射功能的红外线反射膜层，内层膜层采用原料为MBTC与TEOS进行气相沉积得到二氧化锡和二氧化硅，MBTC用量9千克/小时，TEOS用量7千克/小时；外层膜层的镀膜原料采用MBTC与TFA；MBTC与TFA的质量比例为8:1；
3）、采用气相沉积法在氮气气氛中对玻璃基片进行在线镀膜，镀膜气压选择常压，添加水作为催化剂，采用以下方式进行镀膜：先对玻璃基片镀制以MBTC与TEOS为原材料的40nm厚内层膜，内层膜作用有两个，一个是作为钠离子阻挡层，保证膜层在长期使用中不会失去性能；另一个是作为颜色调节层，使得膜层颜色均匀；然后镀制以MBTC：TFA为原材料的外膜层；内层膜和外层膜总的膜层厚度为1184nm，在线镀膜玻璃由于是在浮法玻璃生产线的高温条件下进行镀膜，所以也称为硬镀膜，因此在钢化炉的温度状态下，基本不会对膜层产生伤害，可直接进行钢化、半钢化、热弯等热加工处理，在进行切割、磨边、清洗时，也基本不会对膜层产生伤害。制作中空玻璃作业时，不需要对边部进行除膜处理；储运和加工时，基本不需要对膜层进行特殊保护；钢化时不产生鱼鳞纹现象；在线镀膜玻璃可长期存放，使用寿命长；
步骤3）中催化剂水与原材料一起汽化加入，加入量为1.5Kg/h；
步骤3）中玻璃基片镀膜时采用浮法玻璃生产过程中玻璃带自身热量，温度为675℃。
在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃，玻璃基片为在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴添加剂，膜层为红外线反射膜层。在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃的性能如下：可见光透过率80%～83%；355nm以下的紫外线截止率达到90%，300~380nm紫外线总透过率22.5%；800~2500nm之间红外线反射率为58%；膜层颜色为无色透明；镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试”中规定的国家标准。
实施例3：
一种防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，其具体步骤如下：
1）、首先在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴，采用浮法工艺生产具有抗紫外线功能的玻璃基片；玻璃基片的基础成分及质量百分比为：二氧化硅71~73%，氧化钠13~14%，氧化钾0.01~0.5%，氧化钙8~10%，氧化镁3~4%，三氧化二铝0.01~1.5%，三氧化二铁0.008~0.12%，加入二氧化铈为玻璃基片总质量的0.5%，二氧化钛0.04%，氧化钴0.0002%；
2）、配制具有红外线反射功能的红外线反射膜层，内层膜层采用原料为MBTC与TEOS进行气相沉积得到二氧化锡和二氧化硅，MBTC用量8千克/小时，TEOS用量8千克/小时；外层膜层的镀膜原料采用质量比例为18:1的MBTC：SbCl3；
3）、采用气相沉积法在氮气气氛中对玻璃基片进行在线镀膜，镀膜气压选择常压，添加水作为催化剂，采用以下方式进行镀膜：先对玻璃基片镀制以MBTC与TEOS为原材料的50nm厚的内层膜；然后镀制以MBTC：SbCl3为原材料的外膜层；内层膜和外层膜总的膜层厚度为455nm；在线镀膜玻璃由于是在浮法玻璃生产线的高温条件下进行镀膜，所以也称为硬镀膜，因此在钢化炉的温度状态下，基本不会对膜层产生伤害，可直接进行钢化、半钢化、热弯等热加工处理，在进行切割、磨边、清洗时，也基本不会对膜层产生伤害。制作中空玻璃作业时，不需要对边部进行除膜处理；储运和加工时，基本不需要对膜层进行特殊保护；钢化时不产生鱼鳞纹现象；在线镀膜玻璃可长期存放，使用寿命长；
步骤3）中催化剂水与原材料一起汽化加入，加入量为1.5Kg/h；
步骤3中玻璃基片镀膜时采用浮法玻璃生产过程中玻璃带自身热量，温度为675℃。
在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃，玻璃基片为在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴添加剂，膜层为红外线反射膜层。在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃的性能如下：可见光透过率80%～83%；365nm以下的紫外线截止率达到90%，300~380nm紫外线总透过率20.3%；800~2500nm之间红外线反射率为55%；膜层颜色为无色透明；镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试”中规定的国家标准。
实施例4：
一种防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃及制备方法，其具体步骤如下：
1）、首先在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴，采用浮法工艺生产具有抗紫外线功能的玻璃基片；玻璃基片的基础成分及质量百分比为：二氧化硅71~73%，氧化钠13~14%，氧化钾0.01~0.5%，氧化钙8~10%，氧化镁3~4%，三氧化二铝0.01~1.5%，三氧化二铁0.008~0.12%，加入二氧化铈为玻璃基片总质量的0.5%，二氧化钛0.05%，氧化钴0.0002%；
2）、配制具有红外线反射功能的红外线反射膜层，内层膜层采用原料为MBTC与TEOS进行气相沉积得到二氧化锡和二氧化硅，MBTC用量6.5千克/小时，TEOS用量7.5千克/小时；外层膜层的镀膜原料采用质量比例为22:1的MBTC：SbCl3；
3）、采用气相沉积法在氮气气氛中对玻璃基片进行在线镀膜，镀膜气压选择常压，添加水作为催化剂，采用以下方式进行镀膜：先对玻璃基片镀制以MBTC与TEOS为原材料的45nm厚内层膜；然后镀制以MBTC：SbCl3为原材料的外膜层；内层膜和外层膜总的膜层厚度为1192nm；在线镀膜玻璃由于是在浮法玻璃生产线的高温条件下进行镀膜，所以也称为硬镀膜，因此在钢化炉的温度状态下，基本不会对膜层产生伤害，可直接进行钢化、半钢化、热弯等热加工处理，在进行切割、磨边、清洗时，也基本不会对膜层产生伤害。制作中空玻璃作业时，不需要对边部进行除膜处理；储运和加工时，基本不需要对膜层进行特殊保护；钢化时不产生鱼鳞纹现象；在线镀膜玻璃可长期存放，使用寿命长；
步骤3）中催化剂水与原材料一起汽化加入，加入量为1.5Kg/h；
步骤3中玻璃基片镀膜时采用浮法玻璃生产过程中玻璃带自身热量，温度为675℃。
在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃，玻璃基片为在玻璃基础成分中加入二氧化铈、二氧化钛、氧化钴添加剂，膜层为反射红外线膜层（SnO2：Sb膜层）；在线制备紫外线吸收、红外线反射的镀膜玻璃的性能如下：可见光透过率80%～83%；365nm以下的紫外线截止率达到90%，300~380nm紫外线总透过率20.1%；800~2500nm之间红外线反射率为57.8%；膜层颜色为无色透明；镀膜玻璃的理化性能符合“镀膜玻璃理化性能测试”中规定的国家标准。
Claims (6)
1.一种具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：制备方法的具体步骤如下：
1）、首先在玻璃基础成分配方中加入二氧化铈、二氧化钛和氧化钴，二氧化铈的加入量为玻璃基片基础成分总质量的0.3~0.5%，二氧化钛的加入量为玻璃基片基础成分总质量的0.04~0.06%，氧化钴的加入量为玻璃基片基础成分总质量的0.0001~0.0002%；玻璃基片的基础成分及质量百分比为一般浮法玻璃成分：二氧化硅71~73%，氧化钠13~14%，氧化钾0.01~0.5%，氧化钙8~10%，氧化镁3~4%，三氧化二铝0.01~1.5%，三氧化二铁0.008~0.12%；
2）、准备镀制具有红外线反射功能的红外线反射膜层，内层膜的原料为MBTC与TEOS；外层膜为SnO2:F膜层或SnO2:Sb膜层；外层膜的镀膜原料分别采用MBTC：TFA、MBTC：SbCl3；
3）、采用气相沉积法在氮气气氛中对玻璃基片进行在线镀膜，镀膜气压选择常压，添加水作为催化剂，采用以下方式进行镀膜：先对玻璃基片镀制以MBTC与TEOS为原材料的内层膜，内层膜的作用有两个，一个是作为钠离子阻挡层，保证膜层在长期使用中不会失去性能；另一个是作为颜色调节层，使得膜层颜色均匀；然后镀制以MBTC：TFA或MBTC：SbCl3两种之一为原材料的外层膜。
2.根据权利要求1所述的具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：所述红外线反射膜层的总厚度为450~1200nm，其中内层膜的厚度是30nm~50nm。
3.根据权利要求1所述的具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：所述SnO2:F膜层的原料及质量比为：MBTC：TFA=6~8:1。
4.根据权利要求1所述的具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：所述SnO2:Sb膜层的原料及质量比为：MBTC：SbCl3=18~22:1。
5.根据权利要求1所述的具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：催化剂水与原材料一起汽化加入，加入量为1.5Kg/h。
6.根据权利要求1所述的具有防紫外线和红外线双重功能的在线镀膜玻璃的制备方法，其特征在于：玻璃基片镀膜时采用浮法玻璃生产过程中玻璃带自身热量，温度为675℃。
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2013
- 2013-12-19 CN CN201310700853.1A patent/CN103693862B/zh active Active
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Also Published As
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