CN109809708A - 一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃及其制备方法，玻璃基板，玻璃基板的一侧依次设置有隔热层和耐磨层；其制备方法包括：(1)隔热涂料的制备；(2)玻璃基板表面清洗；(3)玻璃基板表面隔热层的制备；(4)烘干；(5)耐磨层的制备。在具有高性能的光透过率，同时其表面具有更好的表面硬度，在较高比例光透过率的前提下，阻挡太阳光中720～2500nm波段之间产生的热量红外光线，保证室内可见度，还具有隔绝温度的作用，起到节能效果。
Description
技术领域
本发明涉及浮法玻璃的技术领域，尤其涉及一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃及其制备方法。
背景技术
阳光控制玻璃、低辐射Low-E中空玻璃，这些都是为了阻挡太阳光中720～2500nm波段之间能产生热量的近红外线，达到室内降温的作用。
太阳的可见光和近红外光占据了太阳光中95％以上的能量；可见光是冷光源，不具有热能，还能提供室内采光，降低灯具照明能耗；近红外光主要是热效应，没有视觉效果，这部分光进入室内会升高室内温度，加大空调能耗，增加二氧化碳的排放量，所以尽可能透过可见光，并将近红外光阻挡在室外。
现阶段的阳光控制玻璃虽然实现了高透的可见光透过率，但是降辐射效果不好，室内温度变化幅度大，同时缺少对隔热涂料的保护，导致隔热涂料使用寿命短。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供了一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃及其制备方法，主要保持玻璃高透光的同时，降低阳光的辐射作用，对采用的隔热层还具有保护作用。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，
包括玻璃基板；
所述玻璃基板的一侧依次设置有隔热层和耐磨层。
优选的，一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，所述隔热层厚度为5～10μm。
优选的，一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，所述耐磨层为CNx薄膜，耐磨层厚度为2～5μm。
一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃的制备方法，包括以下几个步骤，
(1)隔热涂料的制备：按1:2的比例混合ATO粉体和氧化钨粉体，在超声分散机上经过超声分散1.5～2.0h，将超声分散后的粉体以1:4的比例加入高分子型分散剂，加入无水乙醇，在球磨机作用下进行分散3～4h，最后用氨水调节pH＝9，过滤得氧化钨浆料，将氧化钨浆料、光油SiO2和聚氨酯按1:1:1比例混合，磁力搅拌后静置得到隔热涂料；
(2)玻璃基板表面清洗：玻璃基板首先用洗涤剂清洗，然后用去离子水超声清洗40～50min，再用乙醇超声清洗20～30min，最后对玻璃基板的表面进行烘干，备用；
(3)玻璃基板表面隔热层的制备：将(1)制备的隔热涂料加入辊式镀膜机中，先开机循环6～8min至隔热涂料均匀附着在涂布辊上，将(2)清洗后的玻璃基板预加热至80～120℃，调整玻璃基板的移动速度为6～9m/min，将隔热涂料均匀辊涂至玻璃基板，膜层厚度为5～10μm；
(4)烘干：对(3)镀膜后的玻璃基板进行烘干固化，在280℃条件下进行分段烘干处理使隔热膜层固化；
(5)耐磨层的制备：采用磁控溅射镀膜，以石墨为靶材，切割成80mm×3mm，在磁控镀膜室中抽真空至真空室背景压力小于6.6×10-4Pa时，先通入氩气，对靶材本身进行预溅射，然后再通入氮气，通过闸板阀的调节，当真空室内的工作压力达到0.5Pa，开始CNx薄膜的溅射沉积，CNx薄膜沉积厚度为2～5μm。
优选的，一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃的制备方法，步骤(5)采用直流电源低功率溅射，溅射功率为1.5～3.0kW，沉积时间为1.8～2.2h，氩气流量为80～100mL/min，氮气流量为30～50mL/min。
本发明的优点在于：本发明玻璃在具有高性能的光透过率，同时其表面具有更好的表面硬度，在较高比例光透过率的前提下，阻挡太阳光中720～2500nm波段之间产生的热量红外光线，保证室内可见度，还具有隔绝温度的作用，起到节能效果；利用磁控溅射法在隔热层的表面镀上耐磨层，氮化碳膜层具有硬质材料的耐磨性，通常运用于刀具和陶瓷等，将氮化碳运用于玻璃表面，进行划痕测试表明多层结构的氮化碳对玻璃的表面具有良好的防刮伤效果。
附图说明
图1：为本发明结构示意图。
图中，玻璃基板1、隔热层2、耐磨层3。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
本发明的浮法玻璃的玻璃基板主要包括的成分：SiO2(72～72.2％)、Na2O(13.4～14.6％)、CaO(8.2～8.9％)、Al2O3(1.3～1.5％)、MgO(2.9～4.0％)。
主要的过程包括配合料的制备、高温熔化、澄清、均化、冷却、锡槽成型、退火、切割包装。
装料：将混合料装入投料机内；
熔炼：投料机将配合料送入投料机内进行熔化；
漂浮：玻璃熔窑熔化玻璃，玻璃在锡槽的锡面上漂浮抛光；
冷却：抛光后玻璃进入退火窑进行冷却退火；
切割：冷却玻璃进行切割。
一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，
包括玻璃基板1；
所述玻璃基板1的一侧依次设置有隔热层2和耐磨层3。
优选的，一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，所述隔热层2厚度为7μm。
优选的，一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，所述耐磨层3为CNx薄膜，耐磨层3厚度为3μm。
一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃的制备方法，包括以下几个步骤，
(1)隔热涂料的制备：按1:2的比例混合ATO粉体和氧化钨粉体，在超声分散机上经过超声分散2.0h，将超声分散后的粉体以1:4的比例加入高分子型分散剂，加入无水乙醇，在球磨机作用下进行分散4h，最后用氨水调节pH＝9，过滤得氧化钨浆料，将氧化钨浆料、光油SiO2和聚氨酯按1:1:1比例混合，磁力搅拌后静置得到隔热涂料；
ATO又称为掺锑二氧化锡，主要由氧化锡和氧化锑成分来构成，粒径大部分在10～80纳米。
(2)玻璃基板表面清洗：玻璃基板首先用洗涤剂清洗，然后用去离子水超声清洗45min，再用乙醇超声清洗25min，最后对玻璃基板的表面进行烘干，备用；
实际生产过程中超硬防刮的玻璃由于需要保证表面覆盖膜层的牢固性，玻璃基片上在进入真空室前不能有灰尘、脏污附着在玻璃基片的表面，否则不仅牢固性差，还会产生黑点、针孔和异色等缺陷；普通的自来水中的颗粒和微生物等不溶解或固体化学物质质量分数很高，所以普通自来水纯度达不到镀膜基片的洁净要求。
(3)玻璃基板表面隔热层的制备：将(1)制备的隔热涂料加入辊式镀膜机中，先开机循环6min至隔热涂料均匀附着在涂布辊上，将(2)清洗后的玻璃基板预加热至100℃，调整玻璃基板的移动速度为8m/min，将隔热涂料均匀辊涂至玻璃基板，膜层厚度为7μm；
(4)烘干：对(3)镀膜后的玻璃基板进行烘干固化，在280℃条件下进行分段烘干处理使隔热膜层固化；
(5)耐磨层的制备：采用磁控溅射镀膜，以石墨为靶材，切割成80mm×3mm，在磁控镀膜室中抽真空至真空室背景压力小于6.6×10-4Pa时，先通入氩气，对靶材本身进行预溅射，然后再通入氮气，通过闸板阀的调节，当真空室内的工作压力达到0.5Pa，开始CNx薄膜的溅射沉积，CNx薄膜沉积厚度为3μm。
预溅射的目的是：CNx成膜过程中，在离子束的轰击下优先除掉松散结合的原子，在成膜的同时表面的离子轰击可溅射掉较为松散的类石墨相，同时也有效地消除内应力。
优选的，一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃的制备方法，步骤(5)采用直流电源低功率溅射，溅射功率为2.0kW，沉积时间为2.0h，氩气流量为90mL/min，氮气流量为40mL/min。
本发明纳米隔热涂膜玻璃单片三项指标都远优于白玻单片和单银Low-E中空玻璃，与双银Low-E中空玻璃比较，透光率增加9％以上，红外阻隔率差0.2％左右，紫外阻隔率差12％左右，综合性能也要高于双银Low-E中空玻璃。
本发明玻璃在具有高性能的光透过率，同时其表面具有更好的表面硬度，在较高比例光透过率的前提下，阻挡太阳光中720～2500nm波段之间产生的热量红外光线，保证室内可见度，还具有隔绝温度的作用，起到节能效果；利用磁控溅射法在隔热层的表面镀上耐磨层，氮化碳膜层具有硬质材料的耐磨性，通常运用于刀具和陶瓷等，将氮化碳运用于玻璃表面，进行划痕测试表明多层结构的氮化碳对玻璃的表面具有良好的防刮伤效果。
需要说明的是，在本文中，如若存在第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (5)
1.一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，其特征在于：
包括玻璃基板；
所述玻璃基板的一侧依次设置有隔热层和耐磨层。
2.根据权利要求1所述一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，其特征在于：所述隔热层厚度为5～10μm。
3.根据权利要求1所述一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃，其特征在于：所述耐磨层为CNx薄膜，耐磨层厚度为2～5μm。
4.一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤，
(1)隔热涂料的制备：按1:2的比例混合ATO粉体和氧化钨粉体，在超声分散机上经过超声分散1.5～2.0h，将超声分散后的粉体以1:4的比例加入高分子型分散剂，加入无水乙醇，在球磨机作用下进行分散3～4h，最后用氨水调节pH＝9，过滤得氧化钨浆料，将氧化钨浆料、光油SiO2和聚氨酯按1:1:1比例混合，磁力搅拌后静置得到隔热涂料；
(2)玻璃基板表面清洗：玻璃基板首先用洗涤剂清洗，然后用去离子水超声清洗40～50min，再用乙醇超声清洗20～30min，最后对玻璃基板的表面进行烘干，备用；
(3)玻璃基板表面隔热层的制备：将(1)制备的隔热涂料加入辊式镀膜机中，先开机循环6～8min至隔热涂料均匀附着在涂布辊上，将(2)清洗后的玻璃基板预加热至80～120℃，调整玻璃基板的移动速度为6～9m/min，将隔热涂料均匀辊涂至玻璃基板，膜层厚度为5～10μm；
(4)烘干：对(3)镀膜后的玻璃基板进行烘干固化，在280℃条件下进行分段烘干处理使隔热膜层固化；
(5)耐磨层的制备：采用磁控溅射镀膜，以石墨为靶材，切割成80mm×3mm，在磁控镀膜室中抽真空至真空室背景压力小于6.6×10-4Pa时，先通入氩气，对靶材本身进行预溅射，然后再通入氮气，通过闸板阀的调节，当真空室内的工作压力达到0.5Pa，开始CNx薄膜的溅射沉积，CNx薄膜沉积厚度为2～5μm。
5.根据权利要求4所述一种耐磨隔热纳米镀膜浮法玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(5)采用直流电源低功率溅射，溅射功率为1.5～3.0kW，沉积时间为1.8～2.2h，氩气流量为80～100mL/min，氮气流量为30～50mL/min。
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