CN1524721A - 遮阳型机车用玻璃 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种通过二种膜层玻璃的复合，达到既具有较高遮阳能力，又有中等透光率的机车用镀膜中空玻璃；这种玻璃是由低辐射膜层玻璃和阳光控制型膜层玻璃组合成机车用镀膜中空玻璃，低辐射膜层玻璃镀层结构自玻璃基板向外依次为：玻璃/电介质层(1)/银层/保护层(2)/电介质层(2)，阳光控制型玻璃膜层结构自玻璃基板向外依次为：边部彩釉玻璃/吸收层/电介质(1)，优点是，具有高遮阳效果，防紫外线，并具有很低的传热系数，节能效果好，而且颜色和光反射率的可调节性能大，适合于户外运行的机车车窗玻璃。

Description

遮阳型机车用玻璃
技术领域
本发明涉及一种用真空溅射工艺在玻璃基板上镀制一种低辐射膜层和另一种阳光控制型膜层玻璃，并由二者组合成一片机车用中空玻璃，属建筑材料技术领域。
背景技术
90年代以来，用真空磁控溅射生产的低辐射玻璃在欧美发展很快，其是在玻璃表面镀制可以反射远红外线的薄膜，从而降低玻璃表面的辐射率，减少玻璃因热辐射而造成的传热损耗，以提高玻璃窗的保温隔热能力，这种低辐射玻璃配合双层中空玻璃使用，可以充分隔绝玻璃传导、对流、辐射三种传热途径，为一种非常有实用价值的节能环保产品。
但是，低辐射玻璃不能适应一些有中透光、高遮阳要求的用途，主要是指车辆的侧窗玻璃；因机车始终在室外运行，为减少空调费用，需要玻璃有传热系数低和高遮阳能力的特点。低传热系数的要求促使我们使用低辐射产品，在低辐射产品中，如果要大幅度提高遮阳能力，只能靠增加银层厚度来实现，这会使玻璃的反射率增加，颜色发生变化，而一般低辐射膜玻璃中的电介质层在这种情况下，无法有效地调节以达到降低反射、调节颜色的作用。要么在达到预期颜色时会产生过高的可见光反射率一一过高的光反射率对人眼有刺激作用；要么在达到遮阳能力和可见光反射率要求时出现完全不希望出现的颜色。目前还没有能适应市场对中透光、高遮阳要求的玻璃产品。
发明内容
本发明的目的是提供一种通过二种膜层玻璃的复合，达到既具有较高遮阳能力，又有中等透光率的机车用镀膜中空玻璃；这种玻璃是由低辐射膜层玻璃和阳光控制型膜层玻璃组合成机车用镀膜中空玻璃，其中：
低辐射膜层玻璃镀层结构自玻璃基板向外依次为：
玻璃/电介质层(1)/银层/保护层(2)/电介质层(2)
阳光控制型玻璃膜层结构自玻璃基板向外依次为：
边部彩釉玻璃/吸收层/电介质层(1)
所述电介质层(1)、(2)的的材料为：氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化钴、氧化铌以及氧化硅或含硅量在70％以上的高含硅量合金的氧化物，所述保护层(2)材料为镍或含镍量超过50％的高镍合金，钛或含钛量超过80％的钛合金，铬或含铬量超过80％的铬合金；所述吸收层材料为金属或金属氮化物钛、氮化钛、氮化不锈钢、铬、氮化铬。
低辐射膜层玻璃各层厚度为：
    电介质层(1)膜层厚度：10-80纳米；
    银层的膜层厚度：8-20纳米；
    保护层(2)的膜层厚度：1-20纳米
    电介质层(2)的膜层厚度：30-100纳米；
银层的镀制工艺为采用金属银或含银70％以上的高银合金靶材料在氩气氛围中进行溅射，溅射气压范围2×10-2mbar到3×10-4mbar；
所述的保护层镀制工艺为采用金属或金属合金靶材料在氩氛围中进行溅射，溅射气压范围2×10-2mbar到3×10-4mbar，电介质层金属氧化物的镀制工艺为采用金属靶材料在氧气氛围或氧氩氮混合气比例为氧∶氩∶氮100∶0∶0至60∶20∶20；溅射气压范围2×10-2mbar到3×10-4mbar。
彩釉玻璃的镀制工艺是：
在4mm-5mm本体蓝吸热玻璃周边面上涂印一层有规定图案的黑色陶瓷无机釉料，厚度为5-40um，周边宽度为10-700mm，或整板面涂印黑色陶瓷无机釉料，并进行烧结和钢化加工，既达到外观上流动性美观要求又能有效抵挡紫外线的侵入。
本发明的优点是，具有高遮阳效果，防紫外线，并具有很低的传热系数，节能效果好，而且颜色和光反射率的可调节性能大。
具体实施方式
对低辐射膜玻璃各镀层的材料成份加以变化，例如，氧化锡(SnO2)、银(Ag)、镍铬合金(NiCr)、氧化锡(SnO2)结构为例：当Ag＝9nm，NiCr＝2.5nm，顶层氧化锡为40nm，变换底层氧化锡电介质的厚度，从15nm改变到40nm的过程中，其在镀膜一面(称膜面)上呈现出的颜色依次为深兰→兰→浅兰→银白→黄，其反射率则出现由高到低的情况。以CIE国标色坐标L、a*、b*表示，则随底层电介质的增加，L出现逐步降低的情况，b*出现逐步上升现象。
同样，如果变动其余各层，如Ag、NiCr和顶层电介质层，也会出现有规律的颜色变化。由于干涉作用，其中每一层的变化规律和其他层的厚度有关，这样，通过改变各层膜的厚度，可以得到所需要的反射率、反射色、透射率、透射色及遮阳能力、辐射率等，整个膜系具有非常大的调整灵活性。对阳光控制型膜层玻璃各镀层成份加以变化，以氧化锡(SnO2)、氮化不锈钢结构为例：当氮化不锈钢＝5nm，氧化锡电介质的厚度，从20nm改变到60nm的过程中，其在非镀膜一面(称玻璃面)上呈现出的颜色依次为深兰→兰→浅兰→银白→黄，其反射率则出现由高到低的情况。以CIE国标色坐标L、a*、b*表示，则随电介质的增加，L出现逐步升高的情况，b*出现逐步上升现象。此例中，如果将SnO2换为ZnO2、TiO2等其它电介质材料，其变化规律仍然不变，各膜层所需厚度主要因其光学厚度而定，即折射率n越大的材料所需镀制的实际厚度越小。
实施例1：
采用常规型A2540建筑平板玻璃双端连续式镀膜机，其溅射靶材的尺寸规格为：2440mm×3660mm，直流溅射供电柜对每个溅射靶材的最大输出功率为120KW。采用12个溅射靶位进行镀膜。所用玻璃基板为普通6mm钠钙硅酸盐浮法玻璃。
工艺设定如下：
位顺序 材料 溅射工艺气压 工艺气体成分 功率/速度
(mbar) (千瓦)/米
1#靶位
2#靶位 锡 2.7×10-3 氧∶氩∶氮＝60∶20∶20 7
3#靶位 锡 2.7×10-3 ∶氩∶氮＝60∶20∶20 7
4#靶位
5#靶位 银 2.4×10-3 纯氩 1.6
6#靶位 镍铬(80∶20) 2.4×10-3 氧∶氩＝5∶95 1.6
9#靶位 锡 2.6×10-3 氧∶氩∶氮＝60∶20∶20 8
 8#靶位 锡 2.6×10-3 氧∶氩∶氮＝60∶20∶20  8
所得到的结果是：
玻璃可见光透光率T＝82％
可见光玻璃面反射率＝11.0％
可见光玻璃面色坐标a*值＝-3
            色坐标b*值＝-10
可见光膜面反射率＝8.5％
可见光膜面色坐标a*值＝-3.0
          色坐标b*值＝-8.5
玻璃的辐射率ε＝0.11，制成双层中空窗后的传热系数U＝1.6W/m2·K(中空窗玻璃间隔12mm充氩窗结，按ISO10292准定)，比同未镀膜的同中空窗热耗下降40％。
实施例2：
条件与例1相同。
  位顺序   靶材料   溅射工艺气压   工艺气体成分   功率/速度
  (mbar)   (千瓦)/米
  1靶位   不锈钢   1.8×10-3   纯氮   8.5
  9#靶位   锡   2.7×10-3   氧∶氩∶氮＝60∶20∶20   9
  10#靶位   锡   2.7×10-3   氧∶氩∶氮＝60∶20∶20   9
所得到的结果是：
玻璃可见光透光率T＝40％
可见光玻璃面反射率＝19.0％
可见光玻璃面色坐标a*值＝-5.5
            色坐标b*值＝-14.5
可见光膜面反射率＝7％
可见光膜面色坐标a*值＝4.0
          色坐标b*值＝-10
例1和例2组合成机车用中空玻璃后，所得结果为：
玻璃可见光透光率T＝31％
机车外侧可见光反射率＝17.0％
机车外侧可见光色坐标a*值＝-4
              色坐标b*值＝-17
机车内侧可见光反射率＝10％
机车内侧可见光色坐标a*值＝1.0
              色坐标b*值＝-14
制成双层中空窗后的传热系数U＝1.36W/m2·K(中空窗玻璃间隔12mm充氩窗结，按ISO10292准定)，比同未镀膜的中空窗热耗下降52％。

Claims (5)

1，一种遮阳型机车用玻璃，其特征在于：由低辐射膜层玻璃和阳光控制型膜层玻璃组合成机车用镀膜中空玻璃，其中：
低辐射膜层玻璃镀层结构自玻璃基板向外依次为：
玻璃/电介质层(1)/银层/保护层(2)/电介质层(2)
阳光控制型玻璃膜层结构自玻璃基板向外依次为：
边部彩釉玻璃/吸收层/电介质层(1)。
2，按权利要求1所述的遮阳型机车用玻璃，其特征在于：所述电介质层(1)、(2)的的材料为：氧化锡、氧化锌、氧化钛、氧化钴、氧化铌以及氧化硅或含硅量在70％以上的高含硅量合金的氧化物，所述保护层(2)材料为镍或含镍量超过50％的高镍合金，钛或含钛量超过80％的钛合金，铬或含铬量超过80％的铬合金；所述吸收层材料为金属或金属氮化物钛、氮化钛、氮化不锈钢、铬、氮化铬。
3，按权利要求1所述的遮阳型机车用玻璃，其特征在于：低辐射膜层玻璃各层厚度为：
电介质层(1)膜层厚度：10-80纳米；
银层的膜层厚度：8-20纳米；
保护层(2)的膜层厚度：1-20纳米
电介质层(2)的膜层厚度：30-100纳。
4，一种遮阳型机车用玻璃的镀制工艺，其特征在于：银层的镀制工艺为采用金属银或含银70％以上的高银合金靶材料在氩气氛围中进行溅射，溅射气压范围2×10-2mbar到3×10-4mbar，所述的保护层镀制工艺为采用金属或金属合金靶材料在氩氛围中进行溅射，溅射气压范围2×10-2mbar到3×10-4mbar，电介质层金属氧化物的镀制工艺为采用金属靶材料在氧气氛围或氧氩氮混合气比例为氧∶氩∶氮100∶0∶0至60∶20∶20；溅射气压范围2×10-2mbar到3×10-4mbar。
5，一种遮阳型机车用玻璃的边部彩釉镀制工艺，其特征在于：在4mm-5mm本体蓝吸热玻璃周边面上涂印一层有规定图案的黑色陶瓷无机釉料，厚度为5-40um，周边宽度为10-700mm，或整板面涂印黑色陶瓷无机釉料，并进行烧结和钢化加工。
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