CN107721162B - 一种水晶灰镀膜玻璃及其制备方法 - Google Patents

一种水晶灰镀膜玻璃及其制备方法 Download PDF

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Abstract

一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，所述玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，所述膜层为纳米硅质膜层，所述基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO2 71.0％‑73.5％；Al2O3 0.7％‑1.5％；CaO 7.5％‑9.0％；MgO 3.7％‑4.5％；Na2O 13.2％‑14.30％；所述着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.1‑0.4％；Co3O4 0ppm‑50ppm；Se 0ppm‑15ppm。本发明的水晶灰镀膜玻璃选用特定组分的着色剂制备得到特定颜色的玻璃基体，并控制玻璃基体的厚度，使得水晶灰镀膜玻璃综合性能优异。

Description

一种水晶灰镀膜玻璃及其制备方法
技术领域
本发明属于玻璃制造领域，尤其涉及一种镀膜玻璃及其制备方法。
背景技术
为了满足人们日常生活的需求，建筑的设计理念越来越注重美观。玻璃作为建材产品之一，对其要求也日渐提高。各种颜色、功能的玻璃产品不断出现在市场上。
灰色玻璃作为经典的颜色玻璃之一，为了达到建筑以及汽车玻璃的设计要求，各种各样的灰色玻璃不断被人们研究出来。例如：专利CN10142826A公开的中性灰色玻璃；专利CN1636908A公开的强吸收紫外和红外的灰色隐私玻璃；专利CN103874665A公开的深中性灰色的低透过率玻璃组合物及由此形成的玻璃。这些专利都公开了不同性能的灰色玻璃，然而这些玻璃的色泽都无法尽如人意，色调不够优雅，色泽美观的灰色玻璃在功能上又存在遮阳效果的不足。因此研发出一种色泽优美，同时又具有较好的遮阳性能的灰色玻璃具有广阔的市场需要。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是克服以上背景技术中提到的不足和缺陷，提供一种具有抗紫外线、遮阳效果好、颜色均匀性好、外表美观的水晶灰镀膜玻璃，并相应提供其制备方法。为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，所述玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，所述膜层为纳米硅质膜层，所述基础玻璃组分包括以下重量份的组分：
Figure BDA0001466263770000011
所述着色剂包括以下重量份的组分：
Fe2O3 0.1-0.4％；
Co3O4 0ppm-50ppm；
Se 0ppm-15ppm。
上述水晶灰镀膜玻璃中，优选的，所述玻璃基体的厚度为3-6mm，所述膜层的厚度为50-90nm。玻璃基体的厚度对镀膜玻璃的性能有较大的影响，膜层的厚度也影响镀膜玻璃颜色及性能，膜层越厚透过率越低，反射率越高，遮阳效果越好，但膜厚也要控制在一个合理的范围，否则将失去玻璃自身的意义，上述优选的厚度使本发明中的镀膜玻璃具有较低玻璃透光率的同时还具有较好的玻璃性能。
上述水晶灰镀膜玻璃中，优选的，所述膜层的厚度为65-80nm。
上述水晶灰镀膜玻璃中，优选的，所述着色剂包括以下重量份的组分：
Fe2O3 0.2-0.3％；
Co3O4 18ppm-50ppm；
Se 3ppm-15ppm。
上述水晶灰镀膜玻璃中，优选的，所述着色剂中Fe2O3与Co3O4的重量比为50-120：1，所述着色剂中Fe2O3与Se的重量比为180-250：1。着色剂中的Fe2O3与Co3O4的重量比、Fe2O3与Se的重量比均对玻璃基体的颜色有较大的影响，上述配比的着色剂可使玻璃基体的光学性能好，与镀膜层配合可进一步加强镀膜玻璃的性能。
作为一个总的技术构思，本发明还提供一种水晶灰镀膜玻璃的制备方法，包括以下步骤：将基础玻璃组分与着色剂送入熔窑中熔制，然后将熔制后得到的玻璃液送入锡槽，通入硅烷、乙烯与氮气，采用化学气相沉积法在玻璃基体表面沉积膜层，经退火切裁后得到水晶灰镀膜玻璃；其中，所述硅烷与乙烯的流量比为3：1-5：1，所述熔制依次经过以下步骤：熔化、澄清与冷却。
上述制备方法中，优选的，所述熔化温度为1550-1600℃，所述澄清温度为1450-1480℃，所述冷却温度为1160-1180℃。
上述制备方法中，优选的，所述硅烷与乙烯的流量比为4：1。
上述制备方法中，优选的，所述锡槽的温度为660-670℃，所述锡槽的镀膜区压力为20-25Pa，拉引速度为200-550m/h。在镀膜时，温度越高，膜层原料的沉积速率越快，但温度过高，膜层厚度不好控制，上述温度能使膜层更好得与玻璃进行结合，并精确控制膜层厚度。
上述制备方法中，优选的，所述硅烷、乙烯以层液形式喷射至所述玻璃基体的表面。硅烷、乙烯以层液形式喷射至玻璃基体的表面能使原料更均匀的附着在玻璃基体表面，使膜层颜色均匀性及厚度最优化，同时因层流喷嘴宽度的限制，以层液形式喷射能更好控制所需膜宽。
制备上述水晶灰镀膜玻璃时，采用化学气相沉积法，硅烷和乙烯为反应气体，在锡槽内，硅烷高温分解产生硅和氢气，氢气被乙烯吸收转化为乙烷或甲烷，而硅则在锡槽窄段区域内漂移前进到浮法玻璃表面沉积，从而形成单层硅系纳米膜层。整个锡槽内不断通入有保护气体，以维持微正压，防止外部空气进入锡槽内部将锡液氧化，对玻璃造成污染。
与现有技术相比，本发明的优点在于：
1、本发明的水晶灰镀膜玻璃选用特定组分的着色剂制备得到特定颜色的玻璃基体，并控制玻璃基体的厚度，在水晶灰镀膜玻璃表面镀膜时，控制硅烷与乙烯的流量比在玻璃基体表面进行化学气相沉积得到特定厚度的纳米硅质膜层。由于增加的镀膜层会对太阳光波段产生一定的干涉，可反射大部分太阳热辐射，所以特定厚度的膜层与特定颜色、厚度的玻璃基体二者相互配合后，可优势互补，可以克服普通水晶灰玻璃相比于白玻仅仅是遮阳效果有所加强，但对太阳能波段的辐射热传递与普通白玻相差不大的缺陷。本发明中特定厚度的膜层与特定颜色、厚度的玻璃基体二者相互配合后，使得水晶灰镀膜玻璃具有抗紫外线、低可见光透过率的光学性能，同时，其具有颜色均匀、外观美观、物理化学性质稳定的特性。
2、本发明制备方法简单，工艺过程易于控制，相比于原浮法玻璃生产工艺不用增加很多设备，镀膜成本不高，可广泛应用于各种规模的企业。
具体实施方式
为了便于理解本发明，下文将结合较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。
除非另有定义，下文中所使用的所有专业术语与本领域技术人员通常理解的含义相同。本文中所使用的专业术语只是为了描述具体实施例的目的，并不是旨在限制本发明的保护范围。
除非另有特别说明，本发明中用到的各种原材料、试剂、仪器和设备等均可通过市场购买得到或者可通过现有方法制备得到。
实施例1：
一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，玻璃基体的厚度为6mm，玻璃基体的基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO272.0％，Al2O3 1.2％，CaO 8.5％，MgO 3.8％，Na2O 14.0％。着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.25％，Co3O443ppm，Se 10ppm。膜层为通过化学气相沉积法沉积到玻璃基体表面的纳米硅质膜层，膜层的厚度为60nm。
上述水晶灰镀膜玻璃的制备方法，包括以下步骤：将基础玻璃组分与着色剂送入熔窑中熔制，然后将熔制后的玻璃液送入锡槽，在锡槽窄段合适温度场(660-670℃)位置安装新型镀膜器，将镀膜器横向穿入锡槽内部，保持原板拉引速度350m/h，将硅烷、乙烯、氮气按4:1:3的流量比例通入锡槽内部，以层流形式喷射至高温玻璃板上，经化学气相沉积法在玻璃基体表面沉积膜层，经退火切裁后得到水晶灰镀膜玻璃；其中，熔制依次经过以下步骤：熔化、澄清与冷却，熔化温度为1580℃，澄清温度1460℃，冷却温度1165℃。
对比例1-1：
一种水晶灰玻璃基体，包括基础玻璃组分与着色剂，玻璃基体的厚度为6mm，玻璃基体的基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO2 72.0％；Al2O3 1.2％；CaO 8.5％；MgO3.8％；Na2O 14.0％。着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.25％；Co3O4 43ppm；Se 10ppm。
上述水晶灰玻璃基体的制备方法，包括以下步骤：将基础玻璃组分与着色剂送入熔窑中熔制，经退火切裁后得到水晶灰镀膜玻璃；其中，熔制依次经过以下步骤：熔化、澄清与冷却，熔化温度为1580℃，澄清温度1460℃，冷却温度1165℃。
对比例1-2：
一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，玻璃基体的厚度为6mm，玻璃基体的基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO272.0％，Al2O3 1.2％，CaO 8.5％，MgO 3.8％，Na2O 14.0％。着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.6％，Co3O4 60ppm，Se 20ppm。膜层为通过化学气相沉积法沉积到玻璃基体表面的纳米硅质膜层，膜层的厚度为60nm。
本对比例中水晶灰镀膜玻璃的制备方法与实施例1相同。
对比例1-3：
一种水晶灰镀膜，包括玻璃基体及膜层，玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，玻璃基体的厚度为6mm，玻璃基体的基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO2 72.0％，Al2O31.2％，CaO 8.5％，MgO 3.8％，Na2O 14.0％。着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.25％，Co3O4 43ppm，Se 10ppm。膜层为通过化学气相沉积法沉积到玻璃基体表面的纳米硅质膜层，膜厚为45nm。
本对比例中水晶灰镀膜玻璃的制备方法与实施例1相同。
实施例2：
一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，玻璃基体的厚度为6mm，玻璃基体的基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO272.0％，Al2O3 1.2％，CaO 8.5％，MgO 3.8％，Na2O 14.0％。着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.25％，Co3O4 43ppm，Se 10ppm。膜层为通过化学气相沉积法沉积到玻璃基体表面的纳米硅质膜层，膜层的厚度为70nm。
本实施例中水晶灰镀膜玻璃的制备方法与实施例1相同。
实施例3：
一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，玻璃基体的厚度为6mm，玻璃基体的基础玻璃组分包括以下重量份的组分：SiO272.0％，Al2O3 1.2％，CaO 8.5％，MgO 3.8％，Na2O 14.0％。着色剂包括以下重量份的组分：Fe2O3 0.25％，Co3O4 43ppm，Se 10ppm。膜层为通过化学气相沉积法沉积到玻璃基体表面的纳米硅质膜层，膜层的厚度为50nm。
本实施例中水晶灰镀膜玻璃的制备方法与实施例1相同，但控制硅烷、乙烯、氮气的流量比例为3:1:3。
测定实施例与对比例中各种水晶灰镀膜玻璃的性能数据，结果如下表1所示。
表1：实施例与对比例中水晶灰镀膜玻璃的性能数据
Figure BDA0001466263770000051
根据表1可看出，实施例1-3中的水晶灰镀膜玻璃的颜色均匀，颜色均匀性为△E*ab≤3％，颜色均匀美观；紫外线透过率低，可见光透射比接近或者略大于20％，遮阳系数Sc基本在0.22-0.27，有较强的阳光控制及节能性质；耐磨性最大为1.20％，膜层均匀无脱膜；耐酸性最大为0.26％，膜层无明显变化；耐碱性为0.1％左右，膜层无明显变化，具有很强的抗酸碱性能。上述耐磨性、耐酸性、耐碱性均通过测定实验前后透过率变化得出数据。另外，从上表还可以看出，对比例中的玻璃性能明显劣于实施例。
上述测定方法中，可见光透射比、紫外线透过率、可见光反射比依据GB/T 2680测定，耐磨性依据GB/T 18915.1测定，耐酸耐碱性依据GB/T 18915.2测定，遮阳系数依据GB/T2680计算。

Claims (6)

1.一种水晶灰镀膜玻璃，包括玻璃基体及膜层，所述玻璃基体包括基础玻璃组分与着色剂，所述膜层为纳米硅质膜层，其特征在于，所述基础玻璃组分包括以下重量百分比的组分：
SiO2 71.0%-73.5%；
Al2O3 0.7%-1.5%；
CaO 7.5%-9.0%；
MgO 3.7%-4.5%；
Na2O 13.2%-14.30%；
所述着色剂包括以下重量百分比的组分：
Fe2O3 0.2-0.3%；
Co3O4 18ppm-50ppm；
Se 3ppm-15ppm；
所述膜层的厚度为65-80nm；
所述着色剂中Fe2O3与Co3O4的重量比为50-120：1，所述着色剂中Fe2O3与Se的重量比为180-250：1；
所述玻璃基体的厚度为3-6mm。
2.一种根据权利要求1所述的水晶灰镀膜玻璃的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基础玻璃组分与着色剂送入熔窑中熔制，然后将熔制后得到的玻璃液送入锡槽，通入硅烷、乙烯与氮气，采用化学气相沉积法在玻璃基体表面沉积膜层，经退火切裁后得到水晶灰镀膜玻璃；其中，所述硅烷与乙烯的流量比为3：1-5：1，所述熔制依次经过以下步骤：熔化、澄清与冷却。
3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述熔化温度为1550-1600℃，所述澄清温度为1450-1480℃，所述冷却温度为1160-1180℃。
4.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷与乙烯的流量比为4：1。
5.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述锡槽的温度为660-670℃，所述锡槽的镀膜区压力为20-25Pa，拉引速度为200-550 m/h。
6.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于，所述硅烷、乙烯以层液形式喷射至所述玻璃基体的表面。
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