TWI458629B - 紅外線反射性多層結構及其製法 - Google Patents

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Description

紅外線反射性多層結構及其製法
本發明係有關於一種具有紅外線反射性之多層結構，且特別是有關於一種具有阻隔層之紅外線反射性之多層結構及其製法。
一般市售隔熱玻璃商品以單銀或雙銀低輻射玻璃為主，主要利用真空鍍膜的方式在玻璃上濺鍍保護層保持玻璃的穩定性，例如：低輻射(Low-E)玻璃以氧化鋅(ZnO)或氮化矽(Si3 N4 )之化合物以濺鍍製法沉積於基材上以保護銀鍍膜之穩定性，但由於需使用昂貴的真空濺鍍設備與多層製作的方式，使得低輻射(Low-E)玻璃的生產成本相對高昂，因此其販售價格也居高不下。
此外，已知複合氧化鎢薄膜為具IR反射性的隔熱材料，藉由簡易的濕式塗佈與熱裂解還原製程，即可產生只需一層隔熱層之高透明、高紅外線反射隔熱玻璃。但複合氧化鎢(Mx WO3-y Ay )前驅溶液塗佈於一般玻璃上，在熱裂解溫度500~600℃下會有鈉滲透效應(sodium migration)存在，其所具有IR隔熱性之複合氧化鎢(Mx WO3-y Ay )結晶結構會被破壞而無法生成，導致隔熱層的隔熱性能降低，無法有效適用於一般玻璃。而一般濺鍍製程設備昂貴，且適用於已強化玻璃，但強化玻璃在高溫處理後會失去其強化效能，所以簡易的濕式塗佈與熱裂解還原製程亦無法適用於強化玻璃的隔熱塗佈製程。
因此，為了解決上述問題，需要開發一種採用低成本的簡易塗佈製程形成之隔熱玻璃，並符合高隔熱性能以及避免熱裂解高溫鈉滲透效應(sodium migration effect)的需求。
根據一實施例，本發明提供一種紅外線反射性多層結構，包括：一透明基材層；一阻隔層，位於透明基材層上，其中該阻隔層包括包含氧化鎢之二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、或前述之組合；以及一隔熱層，位於阻隔層上，其中隔熱層是由一之複合氧化鎢所構成，如式(I)所示：Mx WO3-y Ay 式(I)
其中M為鹼金族元素或鹼土族元素，W為鎢，O為氧，A為鹵素元素，且0<x≦1，0<y≦0.5。
根據另一實施例，本發明提供一種紅外線反射性多層結構的製造方法，包括：進行一第一濕式塗佈，將包含氧化鎢之二氧化矽溶液、二氧化鈦溶液、或氧化鋁溶液塗佈於一透明基材層上並進行一燒結製程以形成一阻隔層；提供一複合氧化鎢前驅物之溶液，並調整複合氧化鎢前驅物之溶液的酸鹼度使其成為一透明前驅溶液；進行一第二濕式塗佈，將透明前驅溶液塗佈於阻隔層上；以及在還原氣體中進行一熱製程，以強化透明基材層，並同時使複合氧化鎢前驅物熱裂解以形成一隔熱層。
為讓本發明之上述和其他目的、特徵、和優點能更明顯易懂，下文特舉出較佳實施例，並配合所附圖式，作詳 細說明如下：
本發明提供一種具有紅外線反射性之多層結構及其製法，以低成本的濕式塗佈方式塗佈包含氧化鎢之二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、或前述之組合作為阻隔層，避免高溫(550~600℃)熱裂解過程中產生的鈉滲透效應(sodium migration effect)所導致隔熱層中晶格結構的破壞。
根據實施例，本發明提供一種紅外線反射性多層結構10，如第1圖所示，包括：一透明基材12；一阻隔層14，位於透明基材12上，其中該阻隔層包括包含氧化鎢之二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、或前述之組合；以及一隔熱層16，位於阻隔層14上，其中隔熱層16是由一複合氧化鎢所構成，如式(I)所示：Mx WO3-y Ay ，其中M可為鹼金族元素或鹼土族元素，包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳、或前述之組合，W為鎢，O為氧，A為鹵素元素，且0<x≦1，0<y≦0.5。其中，該透明基材12可包括玻璃(例如一般玻璃、未經強化之玻璃)、透明樹脂、或前述之組合。在本發明另一實施例中，透明樹脂可包括聚酯、聚醯亞胺樹脂、壓克力樹脂、環氧樹脂、矽酮類樹脂(silicone resin)、苯氧基樹脂(phenoxy resin)、聚氨酯樹脂(urethane resin)、尿素樹脂、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯樹脂(ABS resin)、聚乙烯丁醛樹脂(PVB resin)、聚醚樹脂、含氟樹脂、聚碳酸酯、聚苯乙烯、聚醯胺、澱粉、纖維素、前述之共聚物或前述之混合物等。阻隔層14可包括包含氧 化鎢之二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、或前述之組合，其中包含氧化鎢之二氧化矽其氧化鎢於二氧化矽中之含量可介於0.01~5%，例如介於0.02~4%。阻隔層之厚度可介於0.1~500 nm，例如：200 nm，應注意的是，根據不同厚度的透明基材，阻隔層的厚度也可隨之增減。多層結構10尚包括一功能性塗層18，位於多層結構10之最外層，可包括但不限於一增透層、或一自潔層。其中，自潔層為具有含氟結構之二氧化矽；增透層為二氧化矽，用以提高多層結構10的可見光透光度。
根據另一實施例，本發明提供一種紅外線反射性多層結構10的製造方法。首先，進行一第一濕式塗佈，濕式塗佈法例如包括：旋轉塗佈(spin coating)、鑄模(casting)、棒狀塗佈(bar coating)、刮刀塗佈(blade coating)、滾筒塗佈(roller coating)、線棒塗佈(wire bar coating)、浸漬塗佈(dip coating)等。將包含氧化鎢之二氧化矽、二氧化鈦溶液、或氧化鋁溶液塗佈於一透明基材12上，透明基材12可包括玻璃(例如一般玻璃、未經強化之玻璃)、透明樹脂、或前述之組合。接著，對塗佈包含氧化鎢之二氧化矽溶液、二氧化鈦溶液、或氧化鋁溶液的透明基材12進行一燒結製程，在介於300~650℃，例如500~650℃下持續約1~5分鐘以形成一阻隔層14，該阻隔層14的厚度與例如是浸漬塗佈的轉速有關，其厚度範圍為0.1~500 nm。
接下來，提供一複合氧化鎢前驅物之溶液。複合氧化鎢為具有至少一鹼金族或鹼土族金屬鹽類與一鹵素鹽類共 摻雜的氧化鎢材料，其中複合氧化鎢之前驅物可包括偏鎢酸銨(ammonium metatungstate)、正鎢酸銨(ammonium orthotungstate)、仲鎢酸銨(ammonium paratungstate)、鹼金族鎢酸鹽、鎢酸、矽化鎢、硫化鎢、氯氧鎢、醇氧鎢、六氯化鎢、四氯化鎢、溴化鎢、氟化鎢、碳化鎢、碳氧化鎢、或前述之組合。鹼金族金屬鹽類包括鹼金族碳酸鹽、鹼金族碳酸氫鹽、鹼金族硝酸鹽、鹼金族亞硝酸鹽、鹼金族氫氧化物、鹼金族鹵化鹽、鹼金族硫酸鹽、鹼金族亞硫酸鹽、或前述之組合。鹼土族金屬鹽類包括鹼土族碳酸鹽、鹼土族碳酸氫鹽、鹼土族硝酸鹽、鹼土族亞硝酸鹽、鹼土族氫氧化物、鹼土族鹵化鹽、鹼土族硫酸鹽、鹼土族亞硫酸鹽、或前述之組合。鹵素鹽類包括鹵化銨、有機銨鹽、鹵化碳、鹵化氫、鹵化鎢、鹵化苯、鹵化芳香族、鹵化烷、或前述之組合。
以無機鹼將複合氧化鎢前驅物之溶液調整至鹼性，其pH值可大於7，較佳可介於約9至12，使其成為一高穩定性、高連續性、及高透明度之前驅溶液。所使用的有機鹼可包括有機胺類如二甲胺、三甲胺、哌啶(Piperidine)、嗎啉(Morpholino)、三乙基胺、吡啶等；無機鹼可包括氨水、鹼金及鹼土金屬之氫氧化物類、碳酸鹽類、碳酸氫鹽類等等，例如碳酸氫鈉、碳酸氫鉀、碳酸鋰、碳酸鈉、碳酸鉀、氫氧化鋰、氫氧化鈉、氫氧化鉀、氫氧化鋇等。進行一第二濕式塗佈，將調整好酸鹼度之透明前驅溶液塗佈於阻隔層14上，並將塗佈所形成之濕膜置於烘箱進行乾燥，其溫 度可介於約25至200℃，時間約0.5至30分鐘。
最後，在還原氣體例如氫氣中進行一熱製程，其含量約1~100%(vol)。此熱製程係結合一熱裂解製程及一強化製程，用以使複合氧化鎢前驅物熱裂解以形成一隔熱層16，並可同時強化該透明基材12，應注意的是，一般玻璃經強化後，若再經過500℃以上的高溫製程將會降低原本玻璃的強化效果，而本發明將玻璃的強化製程與形成隔熱層的熱裂解整合在同一步驟中，則可解決因兩步驟熱製程所造成玻璃強化效果喪失的問題。其中，隔熱層16是由複合氧化鎢所構成。熱製程是在約300~650℃，較佳於500~650℃。熱製程時間可約1~5分鐘，較佳約1~2分鐘。為達強化玻璃之目的，此熱製程尚包括一快速降溫過程，在約20~30秒內由500~650℃降至室溫。強化玻璃係將平板玻璃加熱至接近軟化點時，在表面急速冷卻，可使壓縮應力分佈在玻璃表面，而引張應力存在中心層，強化玻璃因有強大壓縮應力均等的存在，使得由外壓所產生的引張應力被此強大壓縮應力所抵消。若熱製程中不包括快速降溫之過程，則無法在玻璃表面產生壓縮應力以與中心層的引張應力相互牽引平衡，玻璃強度無法增加。
本發明提供一種利用濕式塗佈所形成的紅外線反射性多層結構及其製造方法。傳統利用真空鍍膜所形成的隔熱玻璃商品，必須形成多層膜，製程成本高。本發明所提供的紅外線反射性多層結構，其隔熱層僅為單層塗佈，故製程較容易，成本較低，且不需防止鍍膜氧化的惰性氣體即 具有較佳的抗氧化性，故安定性及耐用性較佳。
本發明將熱裂解製程及強化製程整合為單一步驟形成複合氧化鎢隔熱層，除了達到高隔熱性能之外，因利用包含氧化鎢之二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、或前述之組合所形成之阻隔層能夠有效的避免因高溫熱裂解所導致的鈉滲透效應(sodium migration effect)，解決了複合氧化鎢隔熱層無法應用於一般玻璃之問題。
多層結構10尚可包括一功能性塗層18，此功能性塗層18可包括一增透層或一自潔層。其中，可在室溫下利用一濕式塗佈將二氧化矽溶液塗佈於隔熱層上，直接形成一增透層，用以增加多層結構的可見光透光度。因為不需再經過一次高溫燒結製程，功能性塗層18的形成並不會影響多層結構10的隔熱效能。
以下列舉各實施例與比較例說明本發明之多層結構與其形成方法及特性：
【實施例1---隔熱層/阻隔層/一般玻璃】
取正矽酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)10公克加入50 ml異丙醇(Isopropanol；IPA)混合均勻，將3.46公克去離子水與0.1 N鹽酸(HCl)混合均勻，將配製完成的鹽酸(HCl)混和溶液緩慢加入其正矽酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)溶液中，攪拌4小時，以濕式塗佈方式塗佈於基材上。將樣品於550℃進行燒結反應60分鐘。將5公克的偏鎢酸銨(Ammonium metatungstate)與1.1公克的 碳酸銫(Cesium carbonate)加入40ml去離子水混合均勻，再以氫氧化銨(NH4 OH)水溶液調整pH值至12，混合均勻備用。將製備好的複合氧化鎢前驅物之溶液以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於經過燒結的一般玻璃(SiO2 /glass)上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將樣品以10%(vol)氫/氬(H2 /Ar)於550℃還原60分鐘。測定其UV-VIS-IR光譜，並於第2圖中顯示與【比較例1】比較之結果。
【比較例1---隔熱層/一般玻璃】
將5公克的偏鎢酸銨(Ammonium metatungstate)與1.1公克的碳酸銫(Cesium carbonate)加入40 ml去離子水混合均勻，再以氫氧化銨(NH4 OH)水溶液調整pH值至12，混合均勻備用。將製備好的複合氧化鎢前驅物之溶液以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於未塗佈阻隔層(SiO2 )之一般玻璃(glass)上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將樣品以10%(vol)氫/氬(H2 /Ar)於550℃還原40分鐘。測定其UV-VIS-IR光譜，並於第2圖中顯示與【實施例1】比較之結果。
第2圖顯示未塗佈阻隔層之多層結構及塗佈阻隔層之多層結構之紅外光穿透率。由圖中可知，未塗佈阻隔層(SiO2 )之隔熱層(Csx WO3-y Ay )經過還原反應後，其IR穿透率高，隔熱效能不佳；經過燒結製程之一般玻璃(SiO2 /glass)，其隔熱層(Csx WO3-y Ay )經過還原反應後，有效阻隔鈉滲透效應(sodium migration effect)，IR穿透率下降，隔熱效能明顯提高。
【比較例2---隔熱層/高硼矽玻璃】
將5公克的偏鎢酸銨(Ammonium metatungstate)與1.1公克的碳酸銫(Cesium carbonate)加入40ml去離子水混合均勻，再以氫氧化銨(NH4 OH)水溶液調整pH值至12，混合均勻備用。將製備好的複合氧化鎢前驅物之溶液以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於未塗佈阻隔層(SiO2 )之高硼矽玻璃(borosilicate glass)上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將樣品以10%(vol)氫/氬(H2 /Ar)於580℃還原5分鐘。測定其UV-VIS-IR光譜，於第3圖中顯示與【實施例1】及【比較例1】比較之結果。
第3圖顯示複合氧化鎢於不同基材之紅外光穿透率。由圖中可知，具有阻隔層(SiO2 )的一般玻璃(glass)，其隔熱層(Mx WO3-y Ay )經過還原反應後，有效阻隔鈉滲透效應(sodium migration effect)，相較於未塗佈阻隔層(SiO2 )之隔熱層(Mx WO3-y Ay )具有較低的IR穿透率，隔熱效能明顯提升。另外，塗佈於高硼矽玻璃(borosilicate glass)上之隔熱層(Mx WO3-y Ay )，其可見光波長範圍之透光度較差。
【比較例3---隔熱層/一般玻璃---調整還原時間】
將5公克的偏鎢酸銨(Ammonium metatungstate)與1.1公克的碳酸銫(Cesium carbonate)加入40 ml去離子水混合均勻，再以氫氧化銨(NH4 OH)水溶液調整pH值至12，混合均勻備用。將製備好的複合氧化鎢前驅物之溶液以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於未塗佈阻隔層(SiO2 )之一般玻 璃上(Glass)，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將樣品以10%(vol)氫/氬(H2/Ar)於550℃分別還原3分鐘、20分鐘。測定其UV-VIS-IR光譜，穿透率結果如第4A圖所示，反射率結果如第4B圖所示。
由第4A圖及第4B圖可看到，將隔熱層(MXWO3-yAy)直接塗佈於一般玻璃上時，其IR隔熱效能不佳，且隨著還原時間增加，鈉滲透效應(sodium migration effect)會愈嚴重，並破壞其晶格結構，導致紅外光穿透率上升，反射率下降，整體而言，其IR隔熱效能隨著還原時間增加而降得更低。
【實施例2---隔熱層/阻隔層/一般玻璃】
取正矽酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)10公克加入50 ml異丙醇(Isopropanol；IPA)混合均勻，將3.46公克去離子水與O.1N鹽酸(HC1)混合均勻，將配製完成的鹽酸(HC1)混和溶液緩慢加入其正矽酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)溶液中，攪拌4小時後，以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於基材上，在不同溫度(300~600℃)下進行燒結反應60分鐘。將5公克的偏鎢酸銨(Ammonium metatungstate)與1.1公克的碳酸銫(Cesium carbonate)加入40 ml去離子水混合均勻，再以氫氧化銨(NH4 OH)水溶液調整pH值至12，混合均勻備用。將製備好的複合氧化鎢前驅物之溶液以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於經過燒結的一般玻璃(SiO2 /glass)上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。 將樣品以10%(vol)氫/氬(H2 /Ar)於550℃還原60分鐘。測定其UV-VIS-IR光譜，第5A、5B圖顯示經由不同溫度(300~600℃)之燒結製程持續60分鐘對隔熱層IR隔熱效能之影響。穿透率結果如第5A圖所示，反射率結果如第5B圖所示。
由第5A圖及第5B圖可知IR之穿透率隨阻隔層(SiO2 )之燒結溫度增加而下降，反射率則隨之上升，整體而言，IR隔熱效能隨阻隔層(SiO2 )之燒結溫度增加而提升。其中，於550℃燒結溫度所達到的隔熱效能最佳。
【實施例3---增透層/隔熱層/阻隔層/一般玻璃】
將5公克的偏鎢酸銨(Ammonium metatungstate)與1.1公克的碳酸銫(Cesium carbonate)加入40 ml去離子水混合均勻再以氫氧化銨(NH4 OH)水溶液調整pH值至12，混合均勻備用。將製備好的複合氧化鎢前驅物之溶液以旋轉塗佈(spin coating)方式塗佈於處理好之玻璃基材上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將樣品以10%(vol)氫/氬(H2 /Ar)於550℃還原60分鐘。冷卻，以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈二氧化矽(SiO2 )，乾燥後測定其UV-VIS-IR光譜，穿透率結果如第6圖所示。
由第6圖可看到，於隔熱層(Mx WO3-y Ay )上塗佈二氧化矽(SiO2 )，可選擇性增強透光率至90%，並維持相當程度之IR隔熱效能。
第7圖顯示複合氧化鎢隔熱層(Mx WO3-y Ay )於不同基 材上之多層結構在X射線下的影像。由圖中可看到由於高溫鈉滲透效應(sodium migration effect)的影響，導致直接塗佈於一般玻璃上之複合氧化鎢隔熱層其晶格結構遭到破壞，造成波峰產生偏移的情況。相較之下，複合氧化鎢於已塗佈二氧化矽之一般玻璃基材時，有效的避免鈉滲透效應(sodium migration effect)，使其晶格結構保持完整，波峰不會產生偏移的情況，而將複合氧化鎢直接塗佈於高硼矽玻璃上時亦不會造成晶格的破壞，特徵峰不偏移。
第8A~8C圖顯示複合氧化鎢(Mx WO3-y Ay )於不同之玻璃基材上的掃描式電子顯微鏡(Scanning Electronic Microscope；SEM)影像。第8A圖中，於未塗佈阻隔層(SiO2 )之一般玻璃基材上的複合氧化鎢隔熱層因受到鈉滲透效應(sodium migration effect)的影響，使其晶格結構遭到破壞，導致其隔熱效能下降。第8B圖中，於已塗佈阻隔層(SiO2 )之一般玻璃基材上的複合氧化鎢(Mx WO3-y Ay )隔熱層由於阻隔層(SiO2 )有效的避免鈉滲透效應(sodium migration effect)的影響，使得複合氧化鎢之晶格結構保持完整，進而提升其隔熱效能。第8C圖中則是顯示複合氧化鎢隔熱層於康寧(Corning)玻璃基材上之情形，因康寧(Corning)玻璃之鈉含量較低，故受到鈉滲透效應(sodium migration effect)的影響較小，其複合氧化鎢之晶格結構仍保持完整。
表一列出複合氧化鎢(Mx WO3-y Ay )於不同基材表面之元素分析數據。由表一可看到一般玻璃在塗佈阻隔層(SiO2 )之後，其表面鈉元素含量由12.37下降至4.69，表示塗佈 阻隔層(SiO2 )之一般玻璃相較於未塗佈阻隔層(SiO2 )之一般玻璃的確能較有效的避免因高溫所導致的鈉滲透效應(sodium migration effect)。康寧(Corning)玻璃具有較低之鈉含量。
【實施例4--阻隔層與隔熱層黏著性】 (1)阻隔層(SiO2 -WO3 )
取正矽酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)10公克加入50 ml異丙醇(Isopropanol；IPA)混合均勻，將3.46公克去離子水與0.1 N鹽酸(HCl)混合均勻，將配製完成的鹽酸(HCl)混和溶液緩慢加入其正矽酸乙酯(Tetraethyl orthosilicate；TEOS)溶液中，攪拌4小時後，導入氯化鎢(WCl6)，控制其氯化鎢(WCl6)於二氧化矽(SiO2 )中之含量為0.2%，混合均勻後，以旋轉塗佈(spin coating)方式塗佈於基材上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。
(2)阻隔層(TiO2 -WO3 )
取102公克鈦酸丁酯(Titanium butoxide)加入331公克 乙醇(EtOH)，常溫攪拌。取51 ml去離子水加入93公克硝酸(HNO3 )(65~70%)與91公克乙醇(EtOH)，攪拌混和均勻並緩慢滴入上述鈦酸丁酯(Titanium butoxide)溶液中。常溫攪拌10分鐘直到均相後，導入氯化鎢(WCl6 )，控制其氯化鎢(WCl6 )於二氧化矽(SiO2 )中之含量為0.04%，混合均勻後，以旋轉塗佈(spin coating)方式塗佈於基材上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。
(3)阻隔層(Al2 O3 -WO3 )
取670公克仲丁醇鋁(Aluminum-tri-sec-butoxide)加入2500公克異丙醇(IPA)，常溫攪拌。將螯合劑乙酰乙酸乙酯(Ethyl acetoacetate)204公克加入上述反應瓶中，繼續攪拌20分鐘。過濾溶液懸浮物，將澄清濾液倒入反應瓶。取51 ml去離子水(DI water)加入943 ml異丙醇(IPA)，攪拌混和均勻。加入澄清濾液中進行水解反應，攪拌3小時後，導入氯化鎢(WCl6 )，控制其氯化鎢(WCl6 )於二氧化矽(SiO2 )中之含量為0.2%，混合均勻後，以旋轉塗佈(spin coating)方式塗佈於基材上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將上述試片於580℃燒結5分鐘。將製備好的複合氧化鎢前驅物溶液以浸漬塗佈(dip coating)方式塗佈於已燒結阻隔層(SiO2 )之玻璃與已燒結阻隔層(SiO2 -WO3 )之玻璃上，將試片置於120℃烘箱乾燥之。將樣品以10%(vol)氫/氬(H2 /Ar)於580℃還原5分鐘。
由於多層結構之紅外線反射玻璃由阻隔層、隔熱層與 功能性塗層組成。使用未改質的二氧化矽之阻隔層與隔熱層的黏著性不佳，其耐磨耗測試結果不佳。相較之下，經由官能化改質或添加特殊官能基的二氧化矽之阻隔層與隔熱層其層間的黏著性增加，且其耐磨耗結果可以提升約10倍。
綜上所述，本發明提供一種以濕式塗佈方式於一般玻璃表面塗佈阻隔層，經過熱製程後，增加阻隔層之緻密性，有效阻隔於高溫熱裂解製程中鈉滲透效應(sodium migration effect)對於複合氧化鎢隔熱材料之影響，並增加阻隔層與隔熱層其層間的黏著性。另外，因為本發明提供之紅外線反射性多層結構其隔熱層為單層塗佈，故製程較容易，成本較低，其整體之隔熱效果更獲得提升。另外，經過結構設計下，將二氧化矽(SiO2 )塗佈於最外層亦有提高隔熱塗層之可見光穿透度的效用。
雖然本發明已以數個較佳實施例揭露如上，然其並非用以限定本發明，任何所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本發明之精神和範圍內，當可作任意之更動與潤飾，因此本發明之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
10‧‧‧多層結構
12‧‧‧透明基材
14‧‧‧阻隔層
16‧‧‧隔熱層
18‧‧‧功能性塗層
第1圖為根據本發明實施例所繪製之紅外線反射性多層結構。
第2圖為根據本發明一實施例顯示未塗佈阻隔層之多層結構及塗佈阻隔層之多層結構之紅外光穿透率。
第3圖根據本發明一實施例顯示複合氧化鎢於不同基材之紅外光穿透率。
第4A圖為根據本發明實施例顯示未塗佈阻隔層，只塗佈隔熱層於一般玻璃之多層結構之紅外光穿透率。
第4B圖為根據本發明實施例顯示塗佈隔熱層而未塗佈阻隔層於一般玻璃之多層結構在不同還原時間下之紅外光反射率。
第5A圖為根據本發明實施例顯示塗佈阻隔層及隔熱層於一般玻璃之多層結構在不同燒結溫度下之紅外光穿透率。
第5B圖為根據本發明實施例顯示塗佈阻隔層及隔熱層於一般玻璃之多層結構在不同燒結溫度下之紅外光反射率。
第6圖為根據本發明實施例顯示於隔熱層上塗佈一增透層之多層結構之紅外光穿透率。
第7圖顯示複合氧化鎢於不同基材上之多層結構在X射線下的影像。
第8A圖為根據本發明實施例顯示複合氧化鎢於未塗佈二氧化矽之一般玻璃基材上之多層結構在掃描式電子顯微鏡(Scanning Electronic Microscope；SEM)下的影像。
第8B圖為根據本發明實施例顯示複合氧化鎢於已塗佈二氧化矽之一般玻璃基材上之多層結構在掃描式電子顯微鏡(SEM)下的影像。
第8C圖為根據本發明實施例顯示複合氧化鎢於康寧(Corning)玻璃基材上之多層結構在掃描式電子顯微鏡(SEM)下的影像。
10‧‧‧多層結構
12‧‧‧透明基材
14‧‧‧阻隔層
16‧‧‧隔熱層
18‧‧‧功能性塗層

Claims (20)

  1. 一種紅外線反射性多層結構，包括：一透明基材；一阻隔層，位於該透明基材層上，其中該阻隔層包括包含氧化鎢之二氧化矽、二氧化鈦、氧化鋁、或前述之組合；以及一隔熱層，位於該阻隔層上，其中該隔熱層是由一複合氧化鎢所構成，如式(I)所示：Mx WO3-y Ay 式(I)其中M為鹼金族元素或鹼土族元素，W為鎢，O為氧，A為鹵素元素，且0<x≦1，0<y≦0.5。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線反射性多層結構，其中該透明基材包括玻璃、透明樹脂、或前述之組合。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線反射性多層結構，其中該包含氧化鎢之二氧化矽，其氧化鎢於二氧化矽中之含量為0.01~5%。
  4. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線反射性多層結構，其中該阻隔層之厚度介於0.1~500nm。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線反射性多層結構，其中M包括鋰、鈉、鉀、銣、銫、鈹、鎂、鈣、鍶、鋇、鐳、或前述之組合。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線反射性多層結構，其中A包括氟、氯、溴、碘、或前述之組合。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之紅外線反射性多層結構尚包括一功能性塗層，位於該多層結構之最外層，其中 該功能性塗層包括一增透層、或一自潔層。
  8. 如申請專利範圍第7項所述之紅外線反射性多層結構，其中該增透層包括二氧化矽。
  9. 一種紅外線反射性多層結構的製造方法，包括：進行一第一濕式塗佈，將包含氧化鎢之二氧化矽溶液、二氧化鈦溶液、或氧化鋁溶液塗佈於一透明基材上並進行一燒結製程以形成一阻隔層；提供一複合氧化鎢前驅物之溶液，並調整該複合氧化鎢前驅物之溶液的酸鹼度使其成為一透明前驅溶液；進行一第二濕式塗佈，將該透明前驅溶液塗佈於該阻隔層上；以及在還原氣體中進行一熱製程，以強化該透明基材，並同時使該複合氧化鎢前驅物熱裂解以形成一隔熱層。
  10. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該燒結製程在約300~650℃下持續約1~5分鐘。
  11. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中係調整該複合氧化鎢前驅物之溶液的酸鹼度至pH>7以成為該透明前驅溶液。
  12. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中在該第二濕式塗佈後，尚包括對塗佈所形成之濕膜進行一乾燥步驟。
  13. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該還原氣體為氫氣。
  14. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該強化製程是在約300~650℃下持續約1~5分鐘。
  15. 如申請專利範圍第14項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該強化製程尚包括一快速降溫過程，在約20~30秒內由500~650℃降至室溫。
  16. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，尚包括於該多層結構之最外層形成一功能性塗層，該功能性塗層包括一增透層、或一自潔層。
  17. 如申請專利範圍第16項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該增透層包括二氧化矽。
  18. 如申請專利範圍第16項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該自潔層包括具有含氟結構之二氧化矽。
  19. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該複合氧化鎢為具有至少一鹼金族或鹼土族金屬鹽類與一鹵素鹽類共摻雜的氧化鎢材料。
  20. 如申請專利範圍第9項所述之紅外線反射性多層結構的製造方法，其中該複合氧化鎢之前驅物包括偏鎢酸銨(ammonium metatungstate)、正鎢酸銨(ammonium orthotungstate)、仲鎢酸銨(ammonium paratungstate)、鹼金族鎢酸鹽、鎢酸、矽化鎢、硫化鎢、氯氧鎢、醇氧鎢、六氯化鎢、四氯化鎢、溴化鎢、氟化鎢、碳化鎢、碳氧化鎢、或前述之組合。
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