TW201536707A

TW201536707A - 具有雙保護膜層的鍍膜玻璃

Info

Publication number: TW201536707A
Application number: TW103110266A
Authority: TW
Inventors: Jia-Hong Lin
Original assignee: Taiwan Glass Industry Corp
Priority date: 2014-03-19
Filing date: 2014-03-19
Publication date: 2015-10-01
Also published as: TWI603931B

Abstract

本發明係一種具有雙保護膜層的鍍膜玻璃，包括：一襯底；一光學電介質層，該光學電介質層為具有至少氮化矽、二氧化鈦、氧化鋅錫、二氧化矽或氧化鋅的其中之一膜層；一紅外反射功能層，該紅外反射功能層為具有銀、金或銅的至少其中之一膜層，或者為鎳鉻、氮化鎳鉻、氮化鉻、鉻化鈮、氮化鉻鈮、鉻或鎳的至少其中之一膜層；一外塗層，該外塗層進一步包括該氮化矽膜層和沉積在該氮化矽膜層上的該二氧化鋯膜層。如此，本發明具有雙保護膜層的鍍膜玻璃，鋼前、鋼後顏色值漂移量小，色值穩定，其機械性能強、耐腐蝕性能得到極大改善。

Description

具有雙保護膜層的鍍膜玻璃

本發明涉及玻璃深加工技術領域，尤其涉及一種具有雙保護膜層的鍍膜玻璃。

目前，現有的商業化膜系例如玻璃基底/氮化矽(Si₃N₄)/鎳鉻(NiCr)/銀(Ag)/鎳鉻(NiCr)/氮化矽(Si₃N₄)，或玻璃基底/氮化矽(Si₃N₄)/鎳鉻(NiCr)/氮化矽(Si₃N₄)中，金和鎳鉻均作為該功能膜系的陽光遠紅外反射層。例如，美國專利US5837108所揭露之技術方案，該NiCr亦可採用氮化處理的NiCrN_x，其中該x的取值範圍為0~1/3之間的任意取值進行替代。

該膜系雖然可提供優異的陽光控制特性，但是作為商業化的膜系卻仍然存在以下不足：(a)耐鹼性腐蝕性能差，特別是針對高溫條件；(b)抗濕性差；(c)抗劃傷機械性能差。根據建築物所在位置，不同的濕度環境、酸堿條件等對該建築玻璃都帶來了致命影響。例如，玻璃基底中所含Na⁺會發生擴散進入該功能膜系，進而造成該建築玻璃呈現汙點。更嚴重地，當作為外塗層的Si₃N₄為硬質膜層時，由於該Si₃N₄的高表面摩擦係數和粗糙度，該Si₃N₄更易於被刮傷，進而導致內部膜層被侵蝕。所以該Si₃N₄膜層雖然提供了良好的光學選擇特性，而且膜層硬質，但是其作為外塗層對抗劃傷機械性能和抗腐蝕性能改善甚微。

任意的列舉，將膜系架構為玻璃基底/Si₃N₄/NiCr/Si₃N₄的實驗板放入氫氧化鈉(NaOH)溶液，其中濃度為0.4%mol/L，溫度為195F，進行水煮實驗，通過ASTM D 1308-87進行觀測，可明顯的觀察到脫膜現象。更一般地，本領域常用的二氧化鈦(TiO₂)或者二氧化錫(SnO₂)作為外塗層，其機械性能較Si₃N₄更差。

故針對現有技術存在的問題，本案設計人憑藉從事此行業多年的經驗，積極研究改良，於是有了本發明一種具有雙保護膜層的鍍膜玻璃。

本發明是針對現有技術中，傳統的鍍膜玻璃之外塗層抗酸堿腐蝕性能和抗劃傷性機械能差等缺陷提供一種具有雙保護膜層的鍍膜玻璃。

為解決上述問題，本發明係提供一種具有雙保護膜層的鍍膜玻璃，該鍍膜玻璃包括：一襯底，該襯底用於承載該鍍膜玻璃之功能膜系；一光學電介質層，該光學電介質層為具有至少氮化矽(Si₃N₄)、二氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅錫(ZnSnO₂)、二氧化矽(SiO₂)或氧化鋅(ZnO)的其中之一膜層；一紅外反射功能層，該紅外反射功能層為具有銀(Ag)、金(Au)或銅(Cu)的至少其中之一膜層，或者為鎳鉻(NiCr)、氮化鎳鉻(NiCrN_x)、氮化鉻(CrN_x)、鉻化鈮(NbCr)、氮化鉻鈮(NbCrN_x)、鉻(Cr)或鎳(Ni)的至少其中之一膜層，其中其中該x的取值範圍為0~1之間的任意取值；一外塗層，該外塗層進一步包括該Si₃N₄膜層和沉積在該Si₃N₄膜層上的該二氧化鋯(ZrO₂)膜層。

本發明之第一目的，係該Si₃N₄膜層和該ZrO₂膜層之間增設電介質層。

本發明之第二目的，係該電介質層為具有至少Si₃N₄、TiO₂、ZnSnO₂、SiO₂或ZnO的其中之一膜層。

本發明之第三目的，係該外塗層之Si₃N₄膜層具有不銹鋼、鋁或者其它金屬元素摻雜，且該摻雜質量百分比的比例小於等於20%。

本發明之第四目的，係該外塗層之Si₃N₄膜層具有不銹鋼、鋁或者其它金屬元素摻雜，且該摻雜質量百分比的比例小於等於10%。

本發明之第五目的，係該鍍膜玻璃之外塗層的Si₃N₄膜層折射率為1.7~2.5。

本發明之第六目的，係該鍍膜玻璃之外塗層的Si₃N₄膜層折射率為1.9~2.2。

本發明之第七目的，係一種含有該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃的夾膠玻璃，該夾膠玻璃為該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃結合聚乙烯醇縮丁醛層(Polyvinyl Butyral,PVB)與該玻璃配片膠合而成，且該鍍膜玻璃之膜層緊鄰該聚乙烯醇縮丁醛層(Polyvinyl Butyral,PVB)。

本發明之第八目的，係一種含有該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃的中空玻璃，該中空玻璃為該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃結合鋁框與該玻璃配片合片而成，且在合片工藝中該鍍膜玻璃之膜面邊部未除膜。

綜上所述，本發明該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃鋼前、鋼後顏色值漂移量小，色值穩定，其機械性能強、耐腐蝕性能得到極大改善，且所述的鍍膜玻璃可進行夾膠、中空等後續加工，特別地，在中空合片工藝中該鍍膜玻璃之膜面邊部無需再除膜，大大簡化了加工步驟，為生產提供了便捷。

〔習知〕

無

〔本發明〕

1‧‧‧鍍膜玻璃

11‧‧‧襯底

12‧‧‧光學電介質層

13‧‧‧紅外反射功能層

14‧‧‧外塗層

141‧‧‧氮化矽膜層

142‧‧‧電介質層

143‧‧‧二氧化鋯膜層

2‧‧‧現有鍍膜玻璃

第1(a)圖為本發明之具有雙保護膜層的鍍膜玻璃的第一實施例截面圖；第1(b)圖為本發明之具有雙保護膜層的鍍膜玻璃的第二實施例截面圖；第2(a)圖為本發明鍍膜玻璃耐鹼性測試圖；及第2(b)圖為本發明現有鍍膜玻璃耐鹼性測試圖。

本發明係具有雙保護膜層的鍍膜玻璃非限制性的例如可作為單片、中空玻璃、夾膠玻璃，或者其它替代類型使用。例如，該夾膠玻璃為該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃結合聚乙烯醇縮丁醛層(Polyvinyl Butyral,PVB)與該玻璃配片膠合而成，且該鍍膜玻璃之膜層緊鄰該聚乙烯醇縮丁醛層(Polyvinyl Butyral,PVB)。該中空玻璃為該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃結合鋁框與該玻璃配片合片而成，且在合片工藝中該鍍膜玻璃之膜面邊部未除膜。

該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃包括一氮化矽(Si₃N₄)膜層和沉積在該Si₃N₄膜層上的二氧化鋯(ZrO₂)膜層共同形成的外塗層。該外塗層沉積在至少包括一紅外反射功能層的內塗層。可選地，在該外塗層之Si₃N₄膜層和該ZrO₂膜層之間可進一步包括間隔電介質層。該電介質層為具有至少氮化矽(Si₃N₄)、二氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅錫(ZnSnO₂)、二氧化矽(SiO₂)或氧化鋅(ZnO)的其中之一膜層。在該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃中，該ZrO₂膜層提供了優異的機械性能和抗酸堿腐蝕性能，且位元於該外塗層之ZrO₂膜層下的Si₃N₄膜層提供了更多的顏色選擇性，並有效的阻止了該ZrO₂膜層中的氧原子在熱處理過程中擴散進入該紅外反射功能層，保證熱工性能符合要求。特別地，當該夾膠玻璃為該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃結合聚乙烯醇縮丁醛層(Polyvinyl Butyral,PVB)與該玻璃配片膠合而成，且該鍍膜玻璃之膜層緊鄰該聚乙烯醇縮丁醛層(Polyvinyl Butyral,PVB)。當該中空玻璃為該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃結合鋁框與該玻璃配片合片而成，且在合片工藝中該鍍膜玻璃之膜面邊部未除膜。

通過本發明專利技術方案的實施和反復的實驗測試，容易知道地，該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃之外塗層以該Si₃N₄膜層和沉積在該Si₃N₄膜層上的ZrO₂膜層共同形成，通過現有的高溫處理工藝，獲得優異的機械性能和抗酸堿腐蝕性能，且位元於該外塗層之ZrO₂膜層下的Si₃N₄膜層提供了更多的顏色選擇性，包括但不限於透過率、反射率，以及色差△E^*均可滿足不同市場需求。

為了更直觀的闡述本發明之技術方案，凸顯本發明之有益效果，現結合具體的實施方式為例進行闡述。在具體實施方式中，該鍍膜玻璃之內塗層膜系架構、膜層厚度等僅為列舉，不應視為對本發明技術方案的限制。

請參閱第1(a)圖所示，係為本發明之具有雙保護膜層的鍍膜玻璃的第一實施例截面圖，其中該鍍膜玻璃1包括一襯底11，該襯底11非限制性的約為2mm~19mm厚度的白玻、綠玻、灰玻、藍玻；一光學電介質層12，該光學電介質層12非限制性的為具有至少氮化矽(Si₃N₄)、二氧化鈦(TiO₂)、氧化鋅錫(ZnSnO₂)、二氧化矽(SiO₂)或氧化鋅(ZnO)的其中之一膜層；一紅外反射功能層13，該紅外反射功能層13非限制性的為具有銀(Ag)、金(Au)或銅(Cu)的至少其中之一膜層，或者為鎳鉻(NiCr)、氮化鎳鉻(NiCrN_x)、氮化鉻(CrN_x)、鉻化鈮(NbCr)、氮化鉻鈮(NbCrN_x)、鉻(Cr)或鎳(Ni)的至少其中之一膜層，其中該x的取值範圍為0.5~1之間的任意取值；一外塗層14，該外塗層14進一步包括該Si₃N₄膜層141和沉積在該Si₃N₄膜層141上的該ZrO₂膜層143。

請參閱第1(b)圖所示，係為本發明之具有雙保護膜層的鍍膜玻璃的第二實施例截面圖，其中該鍍膜玻璃1包括一襯底11，該襯底11非限制性的為2~19mm厚度的白玻、綠玻、灰玻、藍玻；一光學電介質層12，該光學電介質層12非限制性的為具有至少Si₃N₄、TiO₂、ZnSnO₂、SiO₂或ZnO的其中之一膜層；一紅外反射功能層13，該紅外反射功能層13非限制性的為具有Ag、Au或Cu的至少其中之一膜層，或者為NiCr、NiCrN_x、CrN_x、NbCr、NbCrN_x、Cr或Ni的至少其中之一膜層，其中該x的取值範圍為0.5~1之間的任意取值；一外塗層14，該外塗層14進一步包括該Si₃N₄膜層141和沉積在該Si₃N₄膜層141上的該ZrO₂膜層143，且在該Si₃N₄膜層141和該ZrO₂膜層143之間還可增設電介質層142，用以進一步阻止該ZrO₂膜層143中的氧原子在熱處理過程中擴散進入該紅外反射功能層13。

其中，該外塗層14之Si₃N₄膜層141具有不銹鋼、鋁或者其它金屬元素摻雜，且該摻雜質量百分比的比例小於等於20%。更優選地，該摻雜質量百分比的比例小於等於10%。作為該鍍膜玻璃1的雙保護層之ZrO₂膜層143提供優異的機械性能和化學抗侵蝕性能。作為該鍍膜玻璃1的雙保護層之Si₃N₄膜層141提供優異的機械性能和化學抗侵蝕性能，並有效的阻止高溫處理過程中氧元素擴散進入該紅外反射功能層13內。因此，設置在該鍍膜玻璃1的雙保護層之ZrO₂膜層143下的該Si₃N₄膜層141可以進一步保證該鍍膜玻璃1在鋼前鋼後的色差△E^* 6。更優選地，該鍍膜玻璃1在鋼前鋼後的色差△E^* 2。

為了更直觀的闡述本發明之技術方案，凸顯本發明之有益效果，現結合具體的實施方案進行闡述，並進行對比實驗。在該具體實施方式中，該膜層厚度、膜層的搭配方式僅為列舉，不應視為對本發明技術方案的限制。

請參閱第2(a)~2(b)圖，第2(a)圖所示為本發明鍍膜玻璃耐鹼性測試圖。第2(b)圖所示為現有鍍膜玻璃耐鹼性測試圖。第2(a)圖所示鍍膜玻璃1膜系架構非限制性的列舉為Glass/Si₃N₄/CrN(氮化鉻)/Si₃N₄/ZrO₂，請參閱第2(b)圖所示，現有鍍膜玻璃2膜系架構非限制性的為Glass/Si₃N₄/CrN/Si₃N₄，並將該鍍膜玻璃1和現有鍍膜玻璃2的下半部均浸入濃度為0.1%~0.4%mol/L，溫度為195F的該NaOH溶液中持續1h。從第2(a)~2(b)圖可知，在鹼性溶液水煮實驗中，現有鍍膜玻璃2之膜層明顯被破壞，而本發明具有雙保護膜層的鍍膜玻璃1之膜系得到較好的保護。同時，通過DateColor 550台式測試儀測試可知，本發明具有雙保護膜層的鍍膜玻璃1之浸入NaOH溶液的下半部分和未浸入NaOH溶液的上半部分的顏色值L^*、a^*、b^*(L^*、a^*、b^*為色空間之色座標)未發生明顯變化，其色差△E^* 2。

在抗劃傷方面，通過負載為500gm的抗劃傷測試儀進行測試可知，本發明該鍍膜玻璃1在高溫處理之前，具有輕微的，甚至不可見的劃傷；而現有鍍膜玻璃2則具有大範圍可見劃傷。

在耐腐蝕性方面，將浸濕的水泥塗覆在該膜層上，持續數日後擦除該水泥，觀察可知，本發明該鍍膜玻璃1沒有可見損傷，而現有鍍膜玻璃2存在明顯地可視損傷，其歸因於該水泥凝漿可侵蝕該Si₃N₄膜層141，而不可侵蝕該ZrO₂膜層143。

作為具體的實施方式，該鍍膜玻璃1之外塗層14的Si₃N₄膜層141折射率為1.7~2.5之間，更優選地，其折射率為1.9~2.2之間。當該Si₃N₄膜層141採用該折射率時，該Si₃N₄膜層141便會與該ZrO₂膜層143組合提供良好的反射性能和高可將光透過特性。當該Si₃N₄膜層141的折射率低於1.7，則存在嚴重失配，導致不可獲得高可見光透過率，並帶來光污染。

當本發明係具有雙保護膜層的鍍膜玻璃1合片成中空玻璃使用時，該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃1之膜層厚度如表1所示：表1具有雙保護膜層的鍍膜玻璃之膜系架構及膜層厚度

該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃鋼前顏色值如表2所示：

該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃鋼後顏色值漂移如表3所示：

作為本領域技術人員，容易理解地，本發明該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃鋼前、鋼後顏色值漂移量小，色值穩定，便於生產工藝管控，且該鍍膜玻璃之膜系機械性能強、耐腐蝕性能極大改善，便於商業化推廣。

綜上所述，本發明該具有雙保護膜層的鍍膜玻璃鋼前、鋼後顏色值漂移量小，色值穩定，便於生產工藝管控，且該鍍膜玻璃之膜系機械性能強、耐腐蝕性能極大改善，便於商業化推廣。

本領域技術人員均應瞭解，在不脫離本發明的精神或範圍的情況下，可以對本發明進行各種修改和變型。因而，如果任何修改或變型落入所附權利要求書及等同物的保護範圍內時，認為本發明涵蓋這些修改和變型。