CN108358467B - 一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃及其制备方法，其解决了现有生产颜色玻璃方法中存在的换色成本高、换色周期长，产品节能效果差的问题，本发明中的一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃，其具有膜层结构，膜层结构由底层和上层两层膜组成，底层为折射率调节层，其成份是二氧化硅，掺杂碳和磷；上层为着色低辐射层，其成份为氧化锡层，掺杂氟和硼。本发明可用于制备多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃。
Description
技术领域
本发明涉及玻璃及其制备方法，具体地说是涉及利用化学气相沉积技术，提供一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃及其制备方法。
背景技术
彩色玻璃是一种既能显著地吸收阳光中的热射线，又能保持良好透明度的节能装饰性玻璃。彩色玻璃具有不同的颜色，也称为着色玻璃。彩色玻璃品种多样，有蓝色、茶色、灰色、绿色、金色等。
彩色玻璃可有效吸收太阳的辐射热，产生“冷室效应”，达到隔热节能的效果。它能使透过建筑物的阳光变得柔和，避免眩光；能有效地吸收太阳的紫外线，有效地防止对室内物品的褪色和变质作用；它色泽鲜明、经久不变；它能合理利用太阳光，调节室内温度，节省空调费用，对建筑物的外形有很好的装饰效果，一般多用作建筑物的门窗或玻璃幕墙。
现有在浮法玻璃生产线上生产彩色玻璃的方法有很多种，通常有本体着色法、热喷涂方法、离子渗透法等。
比较常用的方法是本体着色法，是在浮法玻璃配合料中加入少量着色剂，如氧化铁、氧化钴、硒、铬、镍、铅等，着色剂与配合料一起熔化成型，从而生产不同颜色的着色玻璃。
如中国专利CN103359933公开了一种彩色玻璃生产方法，就是在玻璃配合料中加入辅助剂和染色剂，其所述的染色剂(着色剂)为氧化铬、氧化铁、氧化亚铁等，就是一种本体着色生产彩色玻璃的方法。
如中国专利CN1425623描述利用金属离子在电场作用下渗透到玻璃带上表层使玻璃着色的方法，是一种离子渗透着色方法。
上述生产的彩色玻璃的方法，有的是生产成本高，换色复杂、换色时间长；有的是对可见光和太阳光辐射的反射比较低，没有低辐射功能，节能效果欠佳。目前还没有集多彩色阳光控制低辐射复合功能的浮法在线技术和产品。
目前，常规彩色玻璃生产的方法是：在玻璃配合料中加入着色剂，使玻璃着色，如果要改变玻璃的颜色，需要在玻璃配合料中加入不同的着色剂，达到改变玻璃的颜色。但是着色剂的加入，一方面使得熔化效率降低，同时也会加重了熔窑耐火材料的腐蚀，影响熔窑寿命。生产不同颜色品种的玻璃，从换料到生产出色彩均匀的颜色玻璃，往往需要几天到10天左右的时间，从有色玻璃转换至无色玻璃，时间将会更长。这种生产着色玻璃的方法，既费时间，又影响熔窑寿命，生产费用也大大增加。
其他如热喷涂方法是在玻璃表面进行喷涂着色，该方法生产成本高，着色均匀性差；离子渗透法生产的彩色玻璃存在化学稳定性差，品种少等缺点。
利用上述方法生产的彩色玻璃对可见光和太阳光辐射的反射比较低，没有低辐射功能，节能效果差。
发明内容
本发明就是为了解决现有生产颜色玻璃方法中存在的换色成本高、换色周期长，产品节能效果差的问题，提供一种成本低廉、换色快、具有一定的低辐射功能的彩色玻璃生产方法。
为此，本发明提供一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃，其具有膜层结构，膜层结构由底层和上层两层膜组成，底层为折射率调节层，其成份是二氧化硅，掺杂碳和磷；上层为着色低辐射层，其成份为氧化锡层，掺杂氟和硼。
优选的，折射率调节层厚度为20～80nm，折射率为1.55～1.9。
优选的，着色低辐射层厚度为80～380nm。
本发明同时提供一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃的制备方法，所述多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃具有膜层结构，所述膜层结构由底层和上层两层膜组成，所述底层为折射率调节层，其成份是二氧化硅，掺杂碳和磷；所述上层为着色低辐射层，其成份为氧化锡层，掺杂氟和硼，所述折射率调节层厚度为20～80nm，折射率为1.55～1.9,所述着色低辐射层厚度为80～380nm，其包括以下步骤：(1)在浮法玻璃生产线锡槽内，将硅烷、乙烯、二氧化碳，以氮气或氩气惰性气体为载体组成第一路混合气体；将磷酸三乙酯通过加热汽化，以惰性气体氮气或氩气为载气组成第二路混合气体，二路混合气体同时从反应器的两个通道喷出，在玻璃上热解叠加形成折射率调节层；(2)在浮法玻璃生产线退火窑A0区中，设置多路进气多路排气结构的反应器，将已被汽化的酸和有机锡化合物的混合体、掺杂剂、催化剂预混合制成的气体混合物，用空气做载体，通入到已沉积折射率调节层的浮法玻璃带表面，以高于
/S的沉积速度进行热分解形成厚度为80～380nm，辐射率E小于0.5的着色低辐射层；步骤(1)所用的各种气体用惰性气体氮气或氩气稀释，硅烷体积百分比浓度为2～30％，乙烯体积百分比浓度为90～100％，二氧化碳体积百分比浓度为2～30％；混合气体成分的体积百分比为，硅烷0.001～0.01％，乙烯0.005～0.02％，二氧化碳1.5～2.5％，其余为氮气；第一路混合气体的流量控制在5～35升/分钟，磷酸三乙酯摩尔浓度为0.001～0.02mol％，第二路混合气体的流量控制在10～35升/分钟；着色低辐射层的气体混合物的锡化合物为二氯二丁基锡；掺杂剂为三氟化硼；催化剂为水；着色低辐射层的气体混合物中各成分的摩尔百分数分别是：锡化合物0.3～10mol％、掺杂剂0.1～6mol％、催化剂0.1～4.5mol％，其余为空气；气体混合物总量为100～650立方米/小时。
本发明是以高温洁净的浮法净色玻玻璃为基片，在热的玻璃表面快速沉积具有光学常数和光谱特性兼优且可调控的彩色低辐射膜层，从而形成各种不同颜色、不同系列的节能彩色玻璃，该节能彩色玻璃兼具阳光控制、防眩光、低辐射功能，是新型的硬镀膜玻璃。产品既具有丰富多彩的装饰效果、色彩鲜艳，又有对太阳光的控制功能，节能效果佳。利用本发明投入少、易调控，生产快捷、化学稳定性好。
本发明从光学膜系匹配原理出发，通过化学成份的多元共掺杂，在净色玻璃原片颜色不变的情况下，通过改变膜层厚度与折射率以及膜层电化学性能，并进行光学匹配，使玻璃产生均匀的着色和节能效果。该方法换色时间短、成本低。
通常，为了比较物体的低辐射功能，以辐射率E的大小来评判，辐射率E越小，物体隔热节能效果越好，反之即隔热节能效果差。普通玻璃的E值一般是0.84。
利用本发明生产多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃，组合中空玻璃，K值<2.2W/㎡·K，具有良好的节能特性，节能效果优于本体着色玻璃和阳光控制镀膜玻璃，可满足建筑门窗的节能要求。产品颜色系列有水晶灰、水晶蓝、水晶黄、湖水蓝、翡翠绿、金黄等。
本发明工艺简单、换色极为便捷，采用成熟的化学汽相沉积技术，可以实现控制膜层颜色及K值的目的。换色时间从现有的7～10天减少到2～3小时，大大降低了换色成本；同时很容易地在浮法玻璃表面镀制结构致密，表面粗糙度小、均匀着色的多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃。
同普通彩色浮法玻璃相比，它不仅反射更多太阳辐射热、反射中远红外线，降低室内空调和采暖的能耗，同时具有各种颜色玻璃的美学效果，是集颜色玻璃和节能玻璃于一身的新一代彩色节能玻璃。
不同折射率调节层和着色节能层依次叠加形成的多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃能够呈现不同的颜色，同时组合中空玻璃，传热系数K值小于2.2W/㎡·K。
具体实施方式
根据下述实施例，可以更好地理解本发明。然而，本领域的技术人员容易理解，实施例所描述的内容仅用于说明本发明，而不应当也不会限制权力要求书中所描述的本发明。
实施例1
在浮法玻璃生产线锡槽内，在玻璃带上方设置双进气通道、两侧排气的在线镀膜反应器，玻璃带温度650℃，玻璃板速505m/h，玻璃厚度5mm，将硅烷、乙烯、二氧化碳，以氮气为载体组成第一路混合气体；硅烷浓度为30％，乙烯浓度为90％，二氧化碳浓度为2％，用氮气稀释；硅烷：乙烯：二氧化碳的体积百分比为0.001：0.02：1.5，其余为氮气；混合气体的流量控制在5升/分钟；将磷酸三乙酯通过加热汽化，以氮气为载气组成第二路混合气体，磷酸三乙酯摩尔浓度为0.001mol％，其余为氮气，混合气体的流量为10升/分钟。二路混合气体同时从反应器的两个通道喷出，在玻璃上热解叠加形成折射率调节层。
沉积了折射率调节层的玻璃带继续运行到退火窑，在退火窑内玻璃带温度为580℃处，通过该处设置的多路进气多路排气结构的反应器，将已被汽化的二氯二丁基锡和水蒸气以及三氟化硼预混合制成的气体混合物，用空气做载体，通到移动的已沉积了折射率调节层的浮法玻璃带表面，以高于
的沉积速度热分解形成着色低辐射层。着色低辐射层的气体混合物中各物质的摩尔百分数分别是：二氯二丁基锡0.3mol％、水蒸气0.1mol％，三氟化硼0.1mol％、其余为空气。气体混合物总量为100立方米/小时。
用椭偏仪测量，折射率调节层厚度约为20nm，折射率为1.55。着色低辐射层厚度约为80nm。所制得的节能镀膜玻璃颜色为湖水蓝，色度坐标a*＝-2、b*＝-17，辐射率E为0.5。
实施例2
重复上述过程，在浮法玻璃生产线锡槽内，利用在线镀膜反应器在玻璃带温度为645℃，玻璃板速420m/h，玻璃厚度6mm，将硅烷、乙烯、二氧化碳，以氮气为载体组成第一路混合气体；硅烷浓度为20％，乙烯浓度为95％，二氧化碳浓度为15％，用氮气稀释；硅烷：乙烯：二氧化碳的体积百分比为0.009：0.01：2.3，其余为氮气；混合气体的流量一般控制在20升/分钟。将磷酸三乙酯加热汽化，以氮气为载气组成第二路混合气体，磷酸三乙酯摩尔浓度为0.007mol％，其余为氮气，混合气体的流量为25升/分钟。二路混合气体同时从反应器的两个通道喷出，在玻璃上热解叠加形成折射率调节层。
沉积了折射率调节层的玻璃带继续运行到退火窑，在退火窑内玻璃带温度为570℃处，通过该处设置的多进多排结构的反应器，将已被汽化的二氯二丁基锡和三氟化硼、水蒸气预混合制成的气体混合物，用空气做载体，通到移动的已沉积了折射率调节层的浮法玻璃带表面，以高于
的速度热分解形成着色低辐射层。着色低辐射层的气体混合物中各成分的摩尔百分数分别是：二氯二丁基锡7mol％、水蒸气0.6mol％，三氟化硼0.4mol％，其余为空气。气体混合物总量为248立方米/小时。
用椭偏仪测量，折射率调节层厚度约为63nm，折射率为1.72。着色低辐射层厚度约为280nm。所制得的节能镀膜玻璃颜色为翡翠绿色，色度坐标a*＝-10、b*＝1，辐射率E为0.39。
实施例3
重复上述过程，在浮法玻璃生产线锡槽内，利用在线镀膜反应器在玻璃带温度为645℃，玻璃板速420m/h，玻璃厚度6mm，将硅烷、乙烯、二氧化碳，以氮气为载体组成第一路混合气体；硅烷浓度为30％，乙烯浓度为100％，二氧化碳浓度为30％，用氮气稀释；硅烷：乙烯：二氧化碳的体积百分比为0.01：0.02：2.5，其余为氮气；混合气体的流量一般控制在35升/分钟。将磷酸三乙酯加热汽化，以氮气为载气组成第二路混合气体，磷酸三乙酯摩尔浓度为0.02mol％，其余为氮气，混合气体的流量为35升/分钟。二路混合气体同时从反应器的两个通道喷出，在玻璃上热解叠加形成折射率调节层。
沉积了折射率调节层的玻璃带继续运行到退火窑，在退火窑内玻璃带温度为570℃处，通过该处设置的多进多排结构的反应器，将已被汽化的二氯二丁基锡和三氟化硼、水蒸气预混合制成的气体混合物，用空气做载体，通到移动的已沉积了折射率调节层的浮法玻璃带表面，以高于
的速度热分解形成着色低辐射层。着色低辐射层的气体混合物中各成分的摩尔百分数分别是：二氯二丁基锡10mol％、水蒸气4.5mol％、三氟化硼6mol％、，其余为空气。气体混合物总量为650立方米/小时。
用椭偏仪测量，折射率调节层厚度约为80nm，折射率为1.9。着色低辐射层厚度约为380nm。所制得的节能镀膜玻璃颜色为金黄色，色度坐标a*＝2、b*＝12，辐射率E为0.3。
Claims (1)
1.一种多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃的制备方法，所述多彩色低辐射阳光控制镀膜玻璃具有膜层结构，所述膜层结构由底层和上层两层膜组成，所述底层为折射率调节层，其成份是二氧化硅，掺杂碳和磷；所述上层为着色低辐射层，其成份为氧化锡层，掺杂氟和硼，所述折射率调节层厚度为20～80nm，折射率为1.55～1.9,所述着色低辐射层厚度为80～380nm，其特征是包括以下步骤：
(1)在浮法玻璃生产线锡槽内，将硅烷、乙烯、二氧化碳，以氮气或氩气惰性气体为载体组成第一路混合气体；将磷酸三乙酯通过加热汽化，以惰性气体氮气或氩气为载气组成第二路混合气体，二路混合气体同时从反应器的两个通道喷出，在玻璃上热解叠加形成折射率调节层；
(2)在浮法玻璃生产线退火窑A0区中，设置多路进气多路排气结构的反应器，将已被汽化的酸和有机锡化合物的混合体、掺杂剂、催化剂预混合制成的气体混合物，用空气做载体，通入到已沉积折射率调节层的浮法玻璃带表面，以高于
的沉积速度进行热分解形成厚度为80～380nm，辐射率E小于0.5的着色低辐射层；
所述着色低辐射层的气体混合物的锡化合物为二氯二丁基锡；掺杂剂为三氟化硼；催化剂为水；
所述着色低辐射层的气体混合物中各成分的摩尔百分数分别是：锡化合物0.3～10mol％、掺杂剂0.1～6mol％、催化剂0.1～4.5mol％，其余为空气；气体混合物总量为100～650立方米/小时；
所述步骤(1)所用的各种气体用惰性气体氮气或氩气稀释，硅烷体积百分比浓度为2～30％，乙烯体积百分比浓度为90～100％，二氧化碳体积百分比浓度为2～30％；
所述混合气体成分的体积百分比为，硅烷0.001～0.01％，乙烯0.005～0.02％，二氧化碳1.5～2.5％，其余为氮气；所述第一路混合气体的流量控制在5～35升/分钟，磷酸三乙酯摩尔浓度为0.001～0.02mol％，所述第二路混合气体的流量控制在10～35升/分钟。
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