低輻射鍍膜玻璃技術(shù)綜述

孫龍生（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北　武漢　430070）

低輻射鍍膜玻璃技術(shù)綜述

孫龍生
（國(guó)家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局專利局專利審查協(xié)作湖北中心，湖北武漢430070）

本文涉及低輻射鍍膜玻璃技術(shù)領(lǐng)域，結(jié)合專利技術(shù)從產(chǎn)品特點(diǎn)、生產(chǎn)工藝和發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行介紹，為相關(guān)領(lǐng)域的審查工作提供技術(shù)支持。

低輻射鍍膜玻璃；專利

1　概述

低輻射鍍膜玻璃（low-Emissity glass，簡(jiǎn)稱low-E玻璃）問世于二十世紀(jì)80年代，是一種具有選擇性吸收和反射的功能性玻璃，主要應(yīng)用于建筑、居室裝修、汽車、制鏡等四大領(lǐng)域，其中建筑領(lǐng)域用量最大，其既滿足建筑物良好的采光要求，又可有效地阻擋玻璃以輻射形式傳遞熱量。

低輻射鍍膜玻璃通過在普通玻璃表面鍍金屬或金屬氧化物膜層制成。低輻射鍍膜本質(zhì)上是一種透明導(dǎo)電膜，對(duì)于380～780nm的可見光具有較高的透射率，同時(shí)對(duì)紅外光特別是6～15μm的遠(yuǎn)紅外光具有較高的反射率。與普通玻璃相比，低輻射玻璃具有節(jié)約能源、減少照明能耗、不易結(jié)露結(jié)霜、增加居室的舒適感的優(yōu)點(diǎn)

本文結(jié)合專利技術(shù)情況，對(duì)于低輻射鍍膜玻璃的技術(shù)發(fā)展情況進(jìn)行概述。

2　低輻射鍍膜玻璃技術(shù)分支

低輻射鍍膜玻璃的生產(chǎn)方法從生產(chǎn)工藝上可分為“在線”和“離線”兩種方法，兩種方法獲得的產(chǎn)品又分別具有不同的優(yōu)缺點(diǎn)。

2.1在線low-E玻璃生產(chǎn)工藝

“在線”low-E玻璃生產(chǎn)工藝最早是由英國(guó)皮爾金頓公司研發(fā)出來的，是利用高溫?zé)峤夥ㄉa(chǎn)鍍膜玻璃的技術(shù)，包括熱噴涂法和化學(xué)氣相沉積（CVD）、霧化熱分解，目前多采用CVD法，其生產(chǎn)原理是通過高溫使得鍍膜材料發(fā)生熱解反應(yīng)，所生成的氧化物沉積在金屬表面形成所需要的鍍膜。“在線法”鍍膜實(shí)施的部位可以在浮法玻璃生產(chǎn)線的錫槽、過渡輥合或退火窯前端，反應(yīng)的溫度在400-700℃之間。在線low-E玻璃生產(chǎn)工藝的典型專利技術(shù)如下表所示：

表1　在線low-E玻璃典型專利技術(shù)

在線low-E玻璃的膜層結(jié)構(gòu)主要是由折射率梯度變化的中間層（阻擋層或顏色衰減層）和低輻射層組成。膜層材料主要為半導(dǎo)體氧化物如SnO2、In2O3、CdO、ZnO和Cd2SnO4，產(chǎn)品顏色僅有青色和無色兩種。其中無色產(chǎn)品常因材質(zhì)及膜層厚度影響而呈現(xiàn)微暗黃色。低輻射層作為外膜層，主體成分是摻雜的SnO型導(dǎo)電薄膜，中間層的主體成分是SiOC，作用是抑制熱玻璃基體中的堿金屬離子擴(kuò)散到導(dǎo)電膜層中，堿金屬離子會(huì)引起導(dǎo)電率和隔熱性能降低，并影響Low-E玻璃表面的色飽和度。在線low-E玻璃的鍍膜是高溫下淀積的，膜層較厚，牢固度好，耐磨性好，能像普通玻璃一樣儲(chǔ)存、處理和切割，可鋼化和彎曲。既可暴露在環(huán)境中單片使用，也可做成中空、夾層玻璃使用。

2.2離線low-E玻璃

離線low-E玻璃生產(chǎn)工藝是采用真空磁控濺射法對(duì)于已加工成型的玻璃制品進(jìn)行表面處理的工藝，產(chǎn)品的輻射系數(shù)和可見光透過率上均優(yōu)于在線low-E玻璃，且生產(chǎn)設(shè)備簡(jiǎn)單、工藝參數(shù)穩(wěn)定，目前在工業(yè)中較多采用的是離線Low-E玻璃，但與在線法生產(chǎn)的產(chǎn)品相比，離線low-E玻璃存在鍍層較軟、對(duì)溫濕度較為敏感、無法單片使用等問題。離線low-E玻璃生產(chǎn)工藝的典型專利技術(shù)如下表所示：

表2　離線low-E玻璃典型專利技術(shù)

離線low-E玻璃的鍍膜膜又稱濺射膜或軟膜，其基本組成包括：

2.2.1功能膜：控制整個(gè)膜系的表面電阻，決定鍍膜玻璃的輻射率，通常為納米級(jí)厚度（10-12nm）的金屬層，常用材料有金、銀、錫、銦、銅。一般是銀，因?yàn)殂y具有最好的光譜透反特性，峰值波長(zhǎng)為0.45um，在低溫下的輻射率為0.02，是長(zhǎng)波（熱）能最好的反射物體。由于銀反射可見光，而且極易氧化、質(zhì)軟、不耐磨、與玻璃的附著力差，所以更多采用的是金屬系多層膜。通常結(jié)構(gòu)是用電介質(zhì)膜把金屬的紅外反射膜夾在中間。

2.2.2第一層介質(zhì)膜：金屬氧化膜或類似的絕緣膜，常用材料有SnO2、ZnO2、TiO2、Bi2O3、TiO2、In2O3、ITO、Si3N4等，起到提高銀與玻璃表面附著力和防止銀層被Cl和S侵蝕的作用，同時(shí)兼有調(diào)節(jié)膜系光學(xué)性能和顏色的作用，適當(dāng)設(shè)計(jì)上、下層膜的不同折射率和光學(xué)厚度，使膜面減反射，能夠使可見光的透射率得到提高，同時(shí)又對(duì)銀膜具有保護(hù)作用，防止被熱氧化和氯離子腐蝕。

2.2.3外層介質(zhì)膜：金屬氧化膜或類似的絕緣膜，既是減反射膜也是保護(hù)膜。在可見光和近紅外太陽能光譜中起減反射作用，以提高此波長(zhǎng)范圍內(nèi)的太陽能透射比，同時(shí)保護(hù)銀膜，提高膜系的物化性能。

根據(jù)膜系結(jié)構(gòu)和性能的不同，離線low-E玻璃分為單銀低輻射玻璃、雙銀低輻射玻璃和陽光控制低輻射玻璃，通過鍍層結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)可以達(dá)到不同的技術(shù)效果。

3　發(fā)展趨勢(shì)及展望

Low-E玻璃以其高效地隔熱保溫作用，成為理想的節(jié)能型玻璃窗材料，被譽(yù)為21世紀(jì)最理想的幕墻玻璃材料。自從美國(guó)PPG公司1960年采用高溫?zé)峤夥ㄉa(chǎn)出具有光和熱反射作用的鍍膜玻璃以來，low-E玻璃得到了快速發(fā)展。目前全世界的Low-E玻璃年產(chǎn)量已超過1.6億平方米，在發(fā)達(dá)國(guó)家的年均產(chǎn)量遞增均保持在25％以上。我國(guó)Low-E玻璃已經(jīng)具有一定規(guī)模，2004年Low-E玻璃的產(chǎn)量為350萬m2，2005年約達(dá)600萬m2；但以生產(chǎn)離線Low-E玻璃為主，浮法在線低輻射玻璃生產(chǎn)技術(shù)尚不成熟。

我國(guó)的低輻射鍍膜玻璃行業(yè)還存在著一定的技術(shù)缺陷，主要包括以下幾個(gè)方面：（1）生產(chǎn)成本過高，這是制約Low-E玻璃普及的最重要因素之一。（2）膜層的光學(xué)性能和生產(chǎn)工藝有待進(jìn)一步提高。（3）膜層穩(wěn)定性、耐磨性及牢固度不夠理想，開發(fā)可以進(jìn)行熱彎曲等深加工的離線Low-E玻璃，已成為L(zhǎng)ow-E玻璃研究的熱點(diǎn)之一。（4）國(guó)內(nèi)的規(guī)模化生產(chǎn)發(fā)展不足，而且主要的鍍膜設(shè)備基本依靠進(jìn)口，限制了我國(guó)Low-E玻璃發(fā)展，需要開發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)和產(chǎn)品。

［1］董鏞.低輻射鍍膜玻璃的現(xiàn)狀與前景［J］.真空與低溫，2000（9）：13-151.

［2］周建民.低輻射鍍膜玻璃的加工及應(yīng)用［J］.國(guó)外建材科技，2008（6）：43-48.

［3］姚壽山等.低輻射鍍膜玻璃及其應(yīng)用［J］.材料開發(fā)與應(yīng)用，2002（12）：38-42.

［4］劉起英等.低輻射鍍膜玻璃的現(xiàn)狀及展望［J］.玻璃，2002 （6）：9-13.

［5］陳巧香等.低輻射膜的分類及生產(chǎn)工藝技術(shù)［J］.玻璃2002（3）：39-42.

The review of low emissity glass technology

Sun Longsheng
（Patent Examination Cooperation Hubei Center of the Patent Office，SIPO，Wuhan Hubei 430070）

This paper introduces feature of the production，the manufacturing technique and the development trend of low emissity glass technology in the combination of patents documents，which provides technical support for patent examination of related fields.

low emissity glass technology；patent

TQ171.7

A

1003-5168（2016）05-0066-02

2016-5-15

孫龍生（1988-），男，審查員，研究方向：層狀材料及聚合物催化劑領(lǐng)域?qū)＠麑?shí)質(zhì)審查。