CN106082701A - 一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜及其制备方法 - Google Patents

一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜及其制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种用于飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜及其制备方法，本发明的一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，所述用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜包括玻璃基片、隔离层、电加热层、调色层和保护层，所述玻璃基片由内向外依次包括隔离层、电加热层、调色层和保护层。所述玻璃基片为飞机舷窗玻璃基片；所述隔离层为第一氧化硅层(2)，所述第一氧化硅层的膜层厚度为25～35nm。本发明可实现低电阻电加热性能，快速除霜除雾，耐候性和耐腐蚀性优异，适用于湿盐、湿热环境下飞行，膜层可见光透过率高，且颜色柔和可调，致密均匀，膜层结合力高。

Description

一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜及其 制备方法
技术领域
本发明涉及电加热膜技术领域，具体涉及一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜及其制备方法。
背景技术
民用飞机在飞行过程中，会受到气象环境的影响，如雨雪天气、潮湿天气，此时飞机某些表面会发生结冰结雾现象，特别是对飞机舷窗，由于内外温差和湿度差的加大，到达露点时即出现结雾现象，影响飞行过程的视觉舒适性，特别对高端支线干线客机；同时对高端客机而言，考虑到设计需要，会对舷窗的颜色提出一定要求。
通过在线或离线镀膜技术，对飞机舷窗玻璃沉积调色电加热膜可同时实现防冰防雾性能，并综合调整膜层厚度、工艺参数关系，实现膜层颜色和透光率的综合调整。
本发明的技术问题在于飞机的传统飞机舷窗玻璃并未采用专门的防冰防雾技术，对地面结冰主要采用防冰液，但专门针对飞行过程中的结冰结雾现象尚缺乏相关技术和措施处理。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供一种快速除霜除雾的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜及其制备方法。
为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本发明的一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，所述用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜包括玻璃基片、隔离层、电加热层、调色层和保护层，所述玻璃基片由内向外依次包括隔离层、电加热层、调色层和保护层。
隔离层可增加膜层附着力，隔离层用于阻隔玻璃基片中的杂质离子进入后续功能层影响效果，电加热层采用金属钛实现低电阻，金属钛具有优秀的化学稳定性，可提高使用寿命，调色层采用金属和氧化物结合方式实现，保护层以氧化铟锡和氧化硅为原材料，具有耐腐蚀耐摩擦性能，用于保护膜层不受外部环境影响。
进一步地，所述玻璃基片为飞机舷窗玻璃基片；所述隔离层为第一氧化硅层，所述第一氧化硅层的膜层厚度为25～35nm。隔离玻璃基片和功能膜层之间离子传输。
进一步地，所述电加热层由内向外依次包括第一氧化铟锡层、金属钛层和第二氧化铟锡层，所述第一氧化铟锡层的膜层厚度为30～55nm，所述金属钛层的膜层厚度为8～14nm，所述第二氧化铟锡层的膜层厚度为30～55nm。
电加热层由化学性能稳定的两层氧化铟锡结合金属钛层组成，实现低电阻电加热功能，该层中氧化铟锡化学稳定，且有一定导电能力，利于电加热性能提高，金属钛作为主要电加热层功能实现，具有化学稳定的作用。
更进一步地，所述调色层由四个连续的膜层组成，所述四个连续的膜层由内向外依次包括氧化锆层、第二氧化硅层、金属铜层或金属金层和第三氧化硅层。
调色层以金属层为核心结合多层氧化硅层综合调整实现，便于改善膜层颜色和透光率调整，该功能层综合采用氧化锆、氧化硅的叠联实现颜色调整，以金属铜或金实现金属质感和颜色控制，氧化硅层也可对金属膜层提供足够的保护作用。
进一步地，所述氧化锆层的膜层厚度为15～25nm，所述第二氧化硅层的膜层厚度为8～35nm，所述金属铜层或金属金层的膜层厚度为4～8nm，所述氧化硅层的膜层厚度为20～55nm。该功能层综合采用氧化锆、氧化硅的叠联实现颜色调整，以金属铜或金实现金属质感和颜色控制，氧化硅层也可对金属膜层提供足够的保护作用。
进一步地，所述保护层由内向外依次包括第三氧化铟锡层和第四氧化硅层，所述第三氧化铟锡层的膜层厚度30～50nm，所述第四氧化硅层的膜层厚度100～160nm。保护层由氧化铟锡和第四氧化硅层组成，具有优秀的耐腐蚀和耐摩擦性能，化学稳定性好，生产成本低、生产工艺过程可控，可同时实现电加热功能和调色功能。且氧化铟锡和氧化硅在提供膜层保护作用的同时兼具一定的颜色调整能力。
本发明所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用磁控溅射设备，采用中频电源、平面靶或圆柱靶形式；开启镀膜设备真空泵系统，先使各腔室达到本底真空要求：缓冲室真空度<0.2Pa、镀膜室真空度<3×10-3Pa；
(2)玻璃基片经过清洗后，进入镀膜设备，缓冲室气压维持在0.3～2Pa，充入氩气和氧气，同时镀膜室气压维持在0.3～0.8Pa之间；
(3)将玻璃基片待镀膜面正对靶面，连续开启阴极中频或直流电源，等离子体辉光稳定后依次在玻璃基片表面上沉积隔离层、电加热层、调色层和保护层；
(4)镀膜结束后，玻璃基片经过缓冲室、出膜室，镀膜过程中玻璃基片，传输速度范围为1～4m/min，制得用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜。
进一步地，在步骤(1)中，镀膜设备环境要求：洁净度万级以内、温度在16～25℃、湿度55％以下，阴极冷却水温度16～29℃；在步骤(3)中，以卧式或立式方式进入镀膜设备，连续开启阴极中频或直流电源，以恒功率的范围为3～40kw或恒电流的范围为3～40A。
有益效果：本发明可实现低电阻电加热性能，快速除霜除雾，耐候性和耐腐蚀性优异，适用于湿盐、湿热环境下飞行，膜层可见光透过率高，且颜色柔和可调，致密均匀，膜层结合力高。整个膜系可用于实现低电阻、可见光高透过率的调整，生产过程中，可以根据实际需求，适当调整各层厚度，对颜色、可见光、紫外等透光、反射效果进行调整。
与现有技术相比，本发明具有如下优点：
(1)与传统飞机舷窗玻璃相比，本发明的复合式功能层，综合采用了导电氧化物氧化铟锡、氧化锆和金属钛、铜等来实现电加热性能、调色功能，化学性能稳定，且保证优秀的电加热性能，面电阻可在6～25欧姆/自主调整。
(2)采用隔离层、电加热层、调色层、保护层的复合膜层形式，隔离层采用氧化硅，用于隔离舷窗玻璃和功能膜层之间杂质离子的迁移；电加热层综合采用金属钛和氧化铟锡层，二者材料均具有稳定的化学性能，可实现低电阻电加热性能，快速除霜除雾；调色层用于实现舷窗玻璃颜色设计，并具有一定的电加热能力，可综合调整适应透光率等需求；保护层用于对整个膜层的材料、机械性能保护。
附图说明
图1为本发明的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的示意图；
其中，1 玻璃基片，2 第一氧化硅层，31 第一氧化铟锡层，32 金属钛层，33 第二氧化铟锡层，41 氧化锆层，42 第二氧化硅层，43 金属铜层或金属金层，44 第三氧化硅层，51 第三氧化铟锡层，52 第四氧化硅层。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的实施方式作进一步地详细描述。
实施例1
本发明的一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，所述用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜包括玻璃基片、隔离层、电加热层、调色层和保护层，所述玻璃基片由内向外依次包括隔离层、电加热层、调色层和保护层。
隔离层用于阻隔玻璃基片中的杂质离子进入后续功能层影响效果，电加热层采用金属钛实现低电阻，金属钛具有优秀的化学稳定性，可提高使用寿命，调色层采用金属和氧化物结合方式实现，保护层以氧化铟锡和氧化硅为原材料，具有耐腐蚀耐摩擦性能，用于保护膜层不受外部环境影响。
所述玻璃基片为飞机舷窗玻璃基片；所述隔离层为第一氧化硅层2，所述第一氧化硅层2的膜层厚度为25nm。隔离玻璃基片和功能膜层之间离子传输。
所述电加热层由内向外依次包括第一氧化铟锡层31、金属钛层32和氧化铟锡层33，所述第一氧化铟锡层31的膜层厚度为55nm，所述金属钛层32的膜层厚度为8nm，所述氧化铟锡层33的膜层厚度为45nm。
该层中氧化铟锡化学稳定，且有一定导电能力，利于电加热性能提高，金属钛作为主要电加热层功能实现，具有化学稳定的作用，
所述调色层由四个连续的膜层组成，所述四个连续的膜层由内向外依次包括氧化锆层41、第二氧化硅层42、金属金层43和第三氧化硅层44；
该功能层综合采用氧化锆41、第三氧化硅44的叠联实现颜色调整，以金属铜或金实现金属质感和颜色控制，氧化硅层也可对金属膜层提供足够的保护作用，
所述氧化锆层41的膜层厚度为15nm，所述第二氧化硅层42的膜层厚度为25nm，所述金属金层43的膜层厚度为4nm，所述第三氧化硅层44的膜层厚度为55nm。
所述保护层由内向外依次包括第三氧化铟锡层51和第四氧化硅层52，所述第三氧化铟锡层51的膜层厚度30nm，所述第四氧化硅层52的膜层厚度130nm。保护层由第三氧化铟锡层51和第四氧化硅层52组成，具有优秀的耐腐蚀和耐摩擦性能，化学稳定性好，生产成本低、生产工艺过程可控，可同时实现电加热功能和调色功能。
本发明所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的制备方法，包括如下步骤：
(1)利用磁控溅射设备，采用中频电源、平面靶或圆柱靶形式；开启镀膜设备真空泵系统，先使各腔室达到本底真空要求：缓冲室真空度<0.2Pa、镀膜室真空度<3×10-3Pa；镀膜设备环境要求：洁净度万级以内、温度在16℃、湿度55％以下，阴极冷却水温度16℃；
(2)玻璃基片经过清洗后，进入镀膜设备，缓冲室气压维持在2Pa，充入氩气和氧气，同时镀膜室气压维持在0.3Pa之间；
(3)将玻璃基片待镀膜面正对靶面，连续开启阴极中频或直流电源，等离子体辉光稳定后依次在玻璃基片表面上沉积隔离层、电加热层、调色层和保护层；以卧式或立式方式进入镀膜设备，连续开启阴极中频或直流电源，以恒功率的范围为3kw或恒电流的范围为20A。
(4)镀膜结束后，玻璃基片经过缓冲室、出膜室，镀膜过程中玻璃基片，传输速度范围为1m/min，制得用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜。
要求传输过程平稳，各膜层根据实际情况可对工艺参数如气压、电源功率等进行适当控制，以改变膜层对应厚度、微观结构实现薄膜性能的主动调整。
本发明可采用连续式磁控溅射生产设备生产，将隔离层、电加热层、调色层、保护层依次沉积在玻璃基片上，膜层可实现较低电阻，方块电阻6～25欧姆/□之间可调，结合调色层、保护层控制光透过率在>76％，膜层耐腐蚀性能、耐候性等优秀。
实施例2
实施例2与实施例1的区别在于：本发明的一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，所述用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜包括玻璃基片、隔离层、电加热层、调色层和保护层，所述玻璃基片由内向外依次包括隔离层、电加热层、调色层和保护层。
所述玻璃基片为飞机舷窗玻璃基片；所述隔离层为第一氧化硅层2，所述第一氧化硅层的膜层厚度为35nm。
所述电加热层由内向外依次包括第一氧化铟锡层31、金属钛层32和氧化铟锡层33，所述第一氧化铟锡层31的膜层厚度为30nm，所述金属钛层32的膜层厚度为14nm，所述氧化铟锡层33的膜层厚度为55nm。
所述调色层由四个连续的膜层组成，所述四个连续的膜层由内向外依次包括氧化锆层41、第二氧化硅层42、金属铜层43和第三氧化硅层44；
所述氧化锆层41的膜层厚度为20nm，所述第二氧化硅层42的膜层厚度为8nm，所述金属铜层43的膜层厚度为6nm，所述第三氧化硅层44的膜层厚度为20nm。
所述保护层由内向外依次包括第三氧化铟锡层51和第四氧化硅层52，所述第三氧化铟锡层51的膜层厚度40nm，所述第四氧化硅层52的膜层厚度100nm。
本发明所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，开启镀膜设备真空泵系统，先使各腔室达到本底真空要求：缓冲室真空度<0.2Pa、镀膜室真空度<3×10-3Pa；镀膜设备环境要求：洁净度万级以内、温度在20℃、湿度55％以下，阴极冷却水温度29℃；
在步骤(2)中，玻璃基片经过清洗后，进入镀膜设备，缓冲室气压维持在0.3Pa，充入氩气和氧气，同时镀膜室气压维持在0.8Pa之间；
在步骤(3)中，将玻璃基片待镀膜面正对靶面，连续开启阴极中频或直流电源，等离子体辉光稳定后依次在玻璃基片表面上沉积隔离层、电加热层、调色层和保护层；以卧式或立式方式进入镀膜设备，连续开启阴极中频或直流电源，以恒功率的范围为30kw或恒电流的范围为40A。
在步骤(4)中，镀膜结束后，玻璃基片经过缓冲室、出膜室，镀膜过程中玻璃基片，传输速度范围为2m/min，制得用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜。
实施例3
实施例3与实施例1的区别在于：本发明的一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，所述用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜包括玻璃基片、隔离层、电加热层、调色层和保护层，所述玻璃基片由内向外依次包括隔离层、电加热层、调色层和保护层。
所述玻璃基片为飞机舷窗玻璃基片；所述隔离层为第一氧化硅层2，所述第一氧化硅层的膜层厚度为28nm。
所述电加热层由内向外依次包括第一氧化铟锡层31、金属钛层32和氧化铟锡层33，所述第一氧化铟锡层31的膜层厚度为45nm，所述金属钛层32的膜层厚度为12nm，所述氧化铟锡层33膜层厚度为30nm。
所述调色层由四个连续的膜层组成，所述四个连续的膜层由内向外依次包括氧化锆层41、第二氧化硅层42、金属铜层43和第三氧化硅层44；
所述氧化锆层41的膜层厚度为25nm，所述第二氧化硅层42的膜层厚度为35nm，所述金属铜层43的膜层厚度为8nm，所述第三氧化硅层44的膜层厚度为45nm。
所述保护层由内向外依次包括第三氧化铟锡层51和第四氧化硅层52，所述第三氧化铟锡层51的膜层厚度50nm，所述第四氧化硅层52的膜层厚度160nm。
本发明所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的制备方法，包括如下步骤：
在步骤(1)中，开启镀膜设备真空泵系统，先使各腔室达到本底真空要求：缓冲室真空度<0.2Pa、镀膜室真空度<3×10-3Pa；镀膜设备环境要求：洁净度万级以内、温度在25℃、湿度55％以下，阴极冷却水温度22℃；
在步骤(2)中，玻璃基片经过清洗后，进入镀膜设备，缓冲室气压维持在1.5Pa，充入氩气和氧气，同时镀膜室气压维持在0.6Pa之间；
在步骤(3)中，将玻璃基片待镀膜面正对靶面，连续开启阴极中频或直流电源，等离子体辉光稳定后依次在玻璃基片表面上沉积隔离层、电加热层、调色层和保护层；以卧式或立式方式进入镀膜设备，以卧式或立式方式进入镀膜设备，连续开启阴极中频或直流电源，以恒功率的范围为40kw或恒电流的范围为3A。
在步骤(4)中，镀膜结束后，玻璃基片经过缓冲室、出膜室，镀膜过程中玻璃基片，传输速度范围为4m/min，制得用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜。
尽管本文较多地使用了1玻璃基片，2第一氧化硅层，31氧化铟锡层，32金属钛层，33氧化铟锡层，41氧化锆层，42第二氧化硅层，43金属铜层或金属金层，44第三氧化硅层，51氧化铟锡层，52第四氧化硅层等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。
本文中所描述的具体实施例仅仅是对本发明精神作举例说明。本发明所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，但并不会偏离本发明的精神或者超越所附权利要求书所定义的范围。

Claims (8)

1.一种用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，其特征在于：所述用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜包括玻璃基片、隔离层、电加热层、调色层和保护层，所述玻璃基片由内向外依次包括隔离层、电加热层、调色层和保护层。
2.根据权利要求1所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，其特征在于：所述玻璃基片为飞机舷窗玻璃基片；所述隔离层为第一氧化硅层(2)，所述第一氧化硅层的膜层厚度为25～35nm。
3.根据权利要求1所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，其特征在于：所述电加热层由内向外依次包括第一氧化铟锡层(31)、金属钛层(32)和第二氧化铟锡层(33)，所述第一氧化铟锡层(31)的膜层厚度为30～55nm，所述金属钛层(32)的膜层厚度为8～14nm，所述第二氧化铟锡层(33)的膜层厚度为30～55nm。
4.根据权利要求1所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，其特征在于：所述调色层由四个连续的膜层组成，所述四个连续的膜层由内向外依次包括氧化锆层(41)、第二氧化硅层(42)、金属铜层或金属金层(43)和第三氧化硅层(44)。
5.根据权利要求4所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，其特征在于：所述氧化锆层(41)的膜层厚度为15～25nm，所述第二氧化硅层(42)的膜层厚度为8～35nm，所述金属铜层或金属金层(43)的膜层厚度为4～8nm，所述第三氧化硅层(44)的膜层厚度为20～55nm。
6.根据权利要求1所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜，其特征在于：所述保护层由内向外依次包括第三氧化铟锡层(51)和第四氧化硅层(52)，所述第三氧化铟锡层(51)的膜层厚度30～50nm，所述第四氧化硅层(52)的膜层厚度100～160nm。
7.权利要求1至6任一项所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：
(1)利用磁控溅射设备，采用中频电源、平面靶或圆柱靶形式；开启镀膜设备真空泵系统，先使各腔室达到本底真空要求：缓冲室真空度<0.2Pa、镀膜室真空度<3×10-3Pa；
(2)玻璃基片经过清洗后，进入镀膜设备，缓冲室气压维持在0.3～2Pa，充入氩气和氧气，同时镀膜室气压维持在0.3～0.8Pa之间；
(3)将玻璃基片待镀膜面正对靶面，连续开启阴极中频或直流电源，等离子体辉光稳定后依次在玻璃基片表面上沉积隔离层、电加热层、调色层和保护层；
(4)镀膜结束后，玻璃基片经过缓冲室、出膜室，镀膜过程中玻璃基片，传输速度范围为1～4m/min，制得用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜。
8.根据权利要求7所述的用于民用飞机舷窗玻璃的可调色防冰防雾电加热膜的制备方法，其特征在于：在步骤(1)中，镀膜设备环境要求：洁净度万级以内、温度在16～25℃、湿度55％以下，阴极冷却水温度16～29℃；在步骤(3)中，以卧式或立式方式进入镀膜设备，连续开启阴极中频或直流电源，以恒功率的范围为3～40kw或恒电流的范围为3～40A。
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