CN109824274A - 一种耐磨型高透光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型高透光浮法玻璃及其制备方法，包括玻璃基板，所述玻璃基板的表面依次设置有过渡层和耐磨层；一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，包括以下几个步骤，(1)对玻璃基板清洗；(2)过渡层的制备；(3)制备酸性球状纳米二氧化硅水溶胶；(4)耐磨层的制备；(5)耐磨层固化。具有良好的耐久性，且具有很好的自清洁性，可以减少污染物遮挡太阳光，提高光透过率10～30％。
Description
技术领域
本发明涉及浮法玻璃的技术领域，尤其涉及一种耐磨型高透光浮法玻璃及其制备方法。
背景技术
玻璃作为与外界直接接触的部件，经常日光暴晒、酸雨冲刷、冷热冲击、沙尘及风雪等，同时容易受到机械磨损，玻璃的表面容易出现刮痕，不仅影响美观，同时对光照和视线都会产生一定的影响。
本发明主要解决玻璃基板表面的耐久性问题。
发明内容
本发明针对现有技术的不足，提供一种耐磨型高透光浮法玻璃及其制备方法，主要解决玻璃基板表面的耐久性问题。
本发明通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：
一种耐磨型高透光浮法玻璃，
包括玻璃基板；
所述玻璃基板的表面依次设置有过渡层和耐磨层。
优选的，一种高表面硬度低透光浮法玻璃，所述过渡层为氧化铝层，厚度50～100nm。
优选的，一种高表面硬度低透光浮法玻璃，所述耐磨层为球状纳米二氧化硅水溶胶层，厚度为150～250nm。
一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，包括以下几个步骤，
(1)对玻璃基板清洗：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，最后对基板的表面进行烘干，备用；
(2)过渡层的制备：将清洗后的玻璃基板置于磁控镀膜的镀膜室中，抽真空至0.5～0.8MPa，加热至180～220℃，然后向镀膜室中充入溅射气体氩气至玻璃基板表面压强0.3～0.6Pa，磁控溅射靶材为铝质层，磁控溅射的阴极为纯氧，磁控镀膜后得到的氧化铝膜层厚度为50～100nm；
(3)制备酸性球状纳米二氧化硅水溶胶：预配置碱性二氧化硅水溶胶，将其通过强酸性阳离子交换树脂柱，再加入水杨酸作为酸度稳定剂至pH＝1.8～2.5制成酸性球状纳米二氧化硅水溶胶；
(4)耐磨层的制备：将酸性球状纳米二氧化硅水溶胶加入辊式镀膜机中，先开机循环5～10min至球状纳米二氧化硅水溶胶均匀附着在涂布辊上，调整镀膜机转速使涂布辊厚度到1500～2000nm，最后对步骤(2)所得玻璃基板表面的氧化铝膜层进行辊涂，耐磨层厚度为150～250nm；
(5)耐磨层固化：将(4)所得镀膜后的玻璃基板经过100～150℃烘道分段加热固化3～5min，最后将镀膜玻璃样片在500～720℃钢化炉中钢化3～5min，使镀膜层高温烧结在玻璃基板的表面。
优选的，一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，步骤(2)中，在反应溅射前对金属铝靶进行预轰击1.0～1.5h。
优选的，一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，步骤(3)所述碱性二氧化硅水溶胶的制备方法是混合重量份为单位：质量分数95％的乙醇480～520份、去离子水320～350份、质量分数25％的浓氨水1.0～2.0份、质量分数99.0％工业级正硅酸乙酯150～180份，在温室水解反应12～48h，至正硅酸乙酯完全水解，然后加入1000～1200份去离子水，蒸馏出乙醇溶液，冷却后得到质量分数5～6％的碱性二氧化硅水溶胶。
本发明的优点在于：为了解决膜层和基体接触面积小导致附着力不强，球状纳米粒子内应力大导致的膜层空间结构不稳定等问题，本发明中的过渡层SiO2膜层中的Si与氧化铝的富余O可以组合O-Si-O键，最终使膜层结合力比较稳定，氧化铝中的富余O可以分别与玻璃基板中的Si和纳米二氧化硅粒子的Si组合O-Si-O键，使球状纳米二氧化硅水溶胶膜层与玻璃基板之间的结合力更强，在球状纳米二氧化硅水溶胶镀膜的过程中，球状纳米二氧化硅粒子自动结合附近的氧化铝中的富余O，使球状纳米二氧化硅水溶胶膜层自然摊开，均匀性得到保障。
附图说明
图1：为本发明结构示意图。
图中，玻璃基板1、过渡层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：
如图1所示：一种耐磨型高透光浮法玻璃，
包括玻璃基板1；
所述玻璃基板1的表面依次设置有过渡层2和耐磨层3。
优选的，一种高表面硬度低透光浮法玻璃，所述过渡层2为氧化铝膜层，厚度80nm。
优选的，一种高表面硬度低透光浮法玻璃，所述耐磨层3为球状纳米二氧化硅水溶胶层，厚度为200nm。
所述耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，包括以下几个步骤，
(1)对玻璃基板清洗：基板首先用洗涤剂清洗，然后用去离子水超声清洗40min，再用乙醇超声清洗25min，最后对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。
(2)过渡层的制备：将清洗后的玻璃基板置于磁控镀膜的镀膜室中，抽真空至0.5MPa，加热至170℃，然后向镀膜室中充入溅射气体氩气至玻璃基板表面压强0.5Pa，磁控溅射靶材为铝质层，磁控溅射的阴极为纯氧，磁控镀膜后得到的氧化铝膜层厚度为80nm；
氧化铝材料与玻璃基板中Si键可以形成Si-O键组合，与玻璃具有很好的结合力，使用氧化铝作为玻璃基板的过渡层，可以增加膜层的附着力，氧化铝本身是硬性材料，作为基底还具有比玻璃表层硬的优点。
(3)制备酸性球状纳米二氧化硅水溶胶：预配置碱性二氧化硅水溶胶，将其通过强酸性阳离子交换树脂柱，再加入水杨酸作为酸度稳定剂至pH＝1.8～2.5制成酸性球状纳米二氧化硅水溶胶；
(4)耐磨层的制备：将酸性球状纳米二氧化硅水溶胶加入辊式镀膜机中，先开机循环6min至球状纳米二氧化硅水溶胶均匀附着在涂布辊上，调整镀膜机转速使涂布辊厚度到1500nm，最后对步骤(2)所得玻璃基板表面的氧化铝膜层进行辊涂，耐磨层厚度为200nm；
(5)耐磨层固化：将(4)所得镀膜后的玻璃基板经过120℃烘道分段加热固化5min，最后将镀膜玻璃样片在600℃钢化炉中钢化4min，使镀膜层高温烧结在玻璃基板的表面。
球状纳米二氧化硅水溶胶膜层光滑、致密、平整、无开裂，具有良好的耐久性，且具有很好的自清洁性，可以减少污染物遮挡太阳光，提高光透过率10～30％。
球状纳米二氧化硅水溶胶也具有非常明显的缺点，球状纳米粒子与被涂覆的基体之间是点接触，膜层和基体接触面积小导致附着力不强，球状纳米粒子内应力大导致的膜层空间结构不稳定，球状纳米二氧化硅水溶胶成膜后球状粒子倾向于堆积型排列，导致透光度不均匀等问题。
为了解决上述问题，本发明中的过渡层氧化铝膜层的作用正在于此，主要原理在于SiO2膜层中的Si与氧化铝的富余O可以组合O-Si-O键，最终使膜层结合力比较稳定，氧化铝中的富余O可以分别与玻璃基板中的Si和纳米二氧化硅粒子的Si组合O-Si-O键，使球状纳米二氧化硅水溶胶膜层与玻璃基板之间的结合力更强，在球状纳米二氧化硅水溶胶镀膜的过程中，球状纳米二氧化硅粒子自动结合附近的氧化铝中的富余O，使球状纳米二氧化硅水溶胶膜层自然摊开，均匀性得到保障。
优选的，一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，步骤(2)中，在反应溅射前对金属铝靶进行预轰击1.0～1.5h。
本发明中的预轰击作用是清除氧化铝表面的氧化层杂质，有利于成膜的致密性。
优选的，一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，步骤(3)所述碱性二氧化硅水溶胶的制备方法是混合重量(Kg)为单位：质量分数95％的乙醇500Kg、去离子水340Kg、质量分数25％的浓氨水1.0Kg、质量分数99.0％工业级正硅酸乙酯170Kg，在温室水解反应20h，至正硅酸乙酯完全水解，然后加入1000Kg去离子水，蒸馏出乙醇溶液，冷却后得到质量分数5％的碱性二氧化硅水溶胶。
使用8级莫式硬度测试笔并施加500g的力，分别对镀膜样品和玻璃基板进行划痕测试，结果如预想一致，即玻璃基板的表面出现明显的划痕，而表面覆盖了球状纳米二氧化硅水溶胶膜层玻璃基板则表现出良好的抗刮性能。
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 (6)
1.一种耐磨型高透光浮法玻璃，其特征在于：
包括玻璃基板；
所述玻璃基板的表面依次设置有过渡层和耐磨层。
2.根据权利要求1所述一种高表面硬度低透光浮法玻璃，其特征在于：所述过渡层为氧化铝层，厚度50～100nm。
3.根据权利要求1所述一种高表面硬度低透光浮法玻璃，其特征在于：所述耐磨层为球状纳米二氧化硅水溶胶层，厚度为150～250nm。
4.一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，其特征在于：包括以下几个步骤，
(1)对玻璃基板清洗：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，最后对基板的表面进行烘干，备用；
(2)过渡层的制备：将清洗后的玻璃基板置于磁控镀膜的镀膜室中，抽真空至0.5～0.8MPa，加热至180～220℃，然后向镀膜室中充入溅射气体氩气至玻璃基板表面压强0.3～0.6Pa，磁控溅射靶材为铝质层，磁控溅射的阴极为纯氧，磁控镀膜后得到的氧化铝膜层厚度为50～100nm；
(3)制备酸性球状纳米二氧化硅水溶胶：预配置碱性二氧化硅水溶胶，将其通过强酸性阳离子交换树脂柱，再加入水杨酸作为酸度稳定剂至pH＝1.8～2.5制成酸性球状纳米二氧化硅水溶胶；
(4)耐磨层的制备：将酸性球状纳米二氧化硅水溶胶加入辊式镀膜机中，先开机循环5～10min至球状纳米二氧化硅水溶胶均匀附着在涂布辊上，调整镀膜机转速使涂布辊厚度到1500～2000nm，最后对步骤(2)所得玻璃基板表面的氧化铝膜层进行辊涂，耐磨层厚度为150～250nm；
(5)耐磨层固化：将(4)所得镀膜后的玻璃基板经过100～150℃烘道分段加热固化3～5min，最后将镀膜玻璃样片在500～720℃钢化炉中钢化3～5min，使镀膜层高温烧结在玻璃基板的表面。
5.根据权利要求4所述一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，在反应溅射前对金属铝靶进行预轰击1.0～1.5h。
6.根据权利要求4所述一种耐磨型高透光浮法玻璃的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述碱性二氧化硅水溶胶的制备方法是混合重量份为单位：质量分数95％的乙醇480～520份、去离子水320～350份、质量分数25％的浓氨水1.0～2.0份、质量分数99.0％工业级正硅酸乙酯150～180份，在温室水解反应12～48h，至正硅酸乙酯完全水解，然后加入1000～1200份去离子水，蒸馏出乙醇溶液，冷却后得到质量分数5～6％的碱性二氧化硅水溶胶。
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