一种靛蓝色双银高隔热节能窗膜及其制备方法与流程

本发明涉及贴附在汽车、建筑物等的窗玻璃上的贴膜，尤其是一种阳光下呈靛蓝色的窗膜，特别涉及一种靛蓝色双银高隔热节能窗膜及其制备方法。

背景技术：

汽车、建筑物等的窗玻璃上经常需要贴附贴膜，通常称为窗膜，以提供隔热、防紫外线等功能。同时，性能优异的窗膜还可以提供良好的可见光透光率，可以从窗玻璃的内侧清晰观察窗外。其中，低辐射窗膜又称Low-E窗膜，是在柔性透明基材表面沉积低辐射膜层而成；低辐射窗膜对可见光有较高的透光率，同时，对红外线和紫外线具有很高的反射率，是一种兼具高透光、高隔热等优点的薄膜产品。

目前，传统的低辐射节能窗膜存在着颜色单一，隔热性能差等一些缺点，而且具有很强装饰效果的靛蓝色窗膜更是少见。目前大部分的窗膜都是节能性较差的热反射涂层窗膜，其结构稳定性差，隔热效果不佳，使用寿命较短，不利于产品大范围推广。

在窗膜的工业生产中，磁控窗膜生产后期还需进行涂布工艺进行复合，这使得窗膜不可避免地与空气接触，从而造成其氧化，并且在运输过程中温度的变化，也将加速窗膜的氧化，直接影响其使用寿命。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是提供一种靛蓝色双银高隔热节能窗膜及其制备方法，以减少或避免前面所提到的问题。

为解决上述技术问题，本发明提出了一种靛蓝色双银高隔热节能窗膜，在阳光下呈靛蓝色，所述窗膜的膜层结构由内向外依次为：柔性透明PET基材层，厚度为23微米～50微米，其可见光透光率≥89％，雾度≤1.5；第一高折射率层，厚度为31nm～33nm，折射率为2.36，所述第一高折射率层由Nb₂O₅构成；第一金属氧化物层，厚度为7nm～9nm，所述第一金属氧化物层由ZnO:Sn构成；第一银合金层，厚度为15nm～17nm，所述第一银合金层由99％的Ag，1％的Cu构成；第一阻隔层，厚度为0.8nm～1nm，所述第一阻隔层由NiCr构成；第二高折射率层，厚度为70nm～72nm，折射率为2.36，所述第二高折射率层由Nb₂O₅构成；第二金属氧化物层，厚度为10nm～12nm，所述第二金属氧化物层由ZnO:Sn构成；第二银合金层，厚度为17nm～19nm，所述第二银合金层由98％的Ag，2％的Pd构成；第二阻隔层，厚度为1nm～1.2nm，所述第二阻隔层由NiCr构成；第三高折射率层，厚度为25nm～37nm，折射率为2.06，所述第三高折射率层由Si₃N₄构成。

优选地，所述第一金属氧化物层的厚度小于等于所述第一银合金层的厚度的2/3；所述第二金属氧化物层的厚度小于等于所述第二银合金层的厚度的2/3。

优选地，所述第一阻隔层的厚度小于等于所述第一银合金层的厚度的1/5；所述第二阻隔层的厚度小于等于所述第二银合金层的厚度的1/5。

优选地，所述柔性透明PET基材层的厚度为23微米；所述第一高折射率层的厚度为32nm；所述第一金属氧化物层的厚度为8nm；所述第一银合金层的厚度为16nm；所述第一阻隔层的厚度为0.9nm；所述第二高折射率层的厚度为71nm；所述第二金属氧化物层的厚度为11nm；所述第二银合金层厚度为18nm；所述第二阻隔层的厚度为1.1nm；所述第三高折射率层的厚度为36nm。

优选地，所述靛蓝色双银高隔热节能窗膜在可见光范围的透光率为68.3％、在波长为780nm～2500nm的红外光范围的透光率为9.8％、在波长为950nm波长处的红外阻隔率为94.2％、在波长为1400nm波长处的红外阻隔率为99.1％。

本发明还提供了一种上述靛蓝色双银高隔热节能窗膜的制备方法，包括如下步骤：

(1)提供柔性透明PET膜作为所述柔性透明PET基材层；

(2)通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在所述柔性透明PET基材层上沉积所述第一高折射率层；

(3)通过单旋转阴极、直流反应磁控溅射的方式在所述第一高折射率层上沉积所述第一金属氧化物层；

(4)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在所述第一金属氧化物层上沉积所述第一银合金层；

(5)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在所述第一银合金层上沉积所述第一阻隔层；

(6)通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在所述第一阻隔层上沉积所述第二高折射率层；

(7)通过单旋转阴极、直流反应磁控溅射的方式在所述第二高折射率层上沉积所述第二金属氧化物层；

(8)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在所述第二金属氧化物层上沉积所述第二银合金层；

(9)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在所述第二银合金层上沉积所述第二阻隔层；

(10)通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在所述第二阻隔层上沉积所述第三高折射率层。

优选地，在磁控溅射沉积镀膜时，所有腔室内的温度分别恒定在-15℃～15℃。

优选地，所述步骤(2)、步骤(3)、步骤(6)、步骤(7)、步骤(10)均包括：相应腔室中通入体积比为10:1～100:1的氩气和氧气的混合气体，设定溅射真空度10^-6Torr，镀膜稳定气压为10^-3Torr；双旋转阴极、中频反应磁控溅射功率为20Kw～50Kw；单旋转阴极、直流反应磁控溅射功率为2Kw～5Kw。

优选地，所述步骤(4)、步骤(5)、步骤(8)、步骤(9)均包括：相应腔室中通入纯度不小于99.99％的氩气，设定溅射真空度10^-6Torr，镀膜稳定气压为10^-3Torr；单平面阴极、直流反应磁控溅射功率为0.5Kw～8Kw。

优选地，所述步骤四中进一步包括，通过设置水平平行排列的UV掩膜的方式，在所述第一金属氧化物层上形成水平方向平行排列的条纹状的所述第一银合金层。所述步骤八中进一步包括，通过设置水平平行排列的UV掩膜的方式，在所述第二金属氧化物层上形成水平方向平行排列的条纹状的所述第二银合金层。所述第二银合金层的水平方向平行排列的条纹与所述第一银合金层的水平方向平行排列的条纹优选相互错开布置。

本发明的有益效果

与现有的技术相比，本发明提供了一种具有9层镀膜结构的靛蓝色双银高隔热节能窗膜结构完善，性能稳定，可以有效的克服现有技术的弊病，使银合金层的功能得到有效的发挥，大幅降低红外辐射率的同时保持较高的可见光透光率。本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜制备方法工艺简单，操作简便，易于实现量产化。

本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜，使用银合金层取代传统的银层，具有较好的抗氧化性。

本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜，使用氧化物层来为银合金层作铺垫；氧化物层可以促进银合金膜的生长使其尽快长成连续的结构，这样很薄的金属层便可有很高的红外反射率和较佳的可见光透过率。

本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜，使用阻隔层来对银合金层进行保护，确保了红外光的反射率不会随着使用时间的延长而降低，延长了窗膜的使用寿命，具有持久的高隔热效果。

本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜，通过9层膜层厚度的合理设计、镀层材料本身的特性及光在膜层之间的干涉，实现了可见光的高透过的同时阻隔紫外线和红外线，并且改善其偏色效果，实现了靛蓝色的膜面颜色。

总之，本发明的窗膜通过双层银合金层对红外光的反射，与三层高折射层形成折射率匹配关系，并且通过厚度参数的配合，其颜色在太阳光下观察为靛蓝色，具有绝佳的视觉效果。同时，该靛蓝色双银高隔热节能窗膜还具有优异的透光、隔热以及抗氧化性能，使用寿命长，易于生产。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中，

图1显示的是根据本发明的一个具体实施例的靛蓝色双银高隔热节能窗膜的层结构示意图；

图2显示的是图1所示靛蓝色双银高隔热节能窗膜的透光率曲线图；

图3显示的是图1所示靛蓝色双银高隔热节能窗膜的反射率曲线图。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现对照附图说明本发明的具体实施方式。其中，相同的部件采用相同的标号。

如图1所示的本发明的靛蓝色双银高隔热节能窗膜的层结构示意图，膜层结构由内向外依次为：柔性透明PET基材层1，厚度为23微米～50微米，其可见光透光率≥89％，雾度≤1.5，优选厚度为23微米；第一高折射率层2，厚度为31nm～33nm，折射率为2.36，所述第一高折射率层2由Nb₂O₅构成，优选厚度为32nm；第一金属氧化物层3，厚度为7nm～9nm，所述第一金属氧化物层3由ZnO:Sn构成，优选厚度为8nm；第一银合金层4，厚度为15nm～17nm，所述第一银合金层4由99％的Ag，1％的Cu构成，优选厚度为16nm；第一阻隔层5，厚度为0.8nm～1nm，所述第一阻隔层5由NiCr构成，优选厚度为0.9nm；第二高折射率层6，厚度为70nm～72nm，折射率为2.36，所述第二高折射率层6由Nb₂O₅构成，优选厚度为71nm；第二金属氧化物层7，厚度为10nm～12nm，所述第二金属氧化物层7由ZnO:Sn构成，优选厚度为11nm；第二银合金层8，厚度为17nm～19nm，所述第二银合金层8由98％的Ag，2％的Pd构成，优选厚度为18nm；第二阻隔层9，厚度为1nm～1.2nm，所述第二阻隔层9由NiCr构成，优选厚度为1.1nm；第三高折射率层10，厚度为25nm～37nm，折射率为2.06，所述第三高折射率层10由Si₃N₄构成，优选厚度为36nm。

下面详细说明本发明的靛蓝色双银高隔热节能窗膜的制备步骤：

(1)首先提供柔性透明PET膜作为所述柔性透明PET基材层1。在一个具体实施例中，为了获得更优的透光率，可以选择所述柔性透明PET基材层1的可见光透光率≥89％，雾度≤1.5。

(2)通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在该PET基材层1上沉积第一高折射率层2，优选所述第一高折射率层2的折射率为2.36。本发明通过磁控溅射的方式在PET膜上直接沉积第一高折射率层2，由于Nb₂O₅与PET膜之间具有良好的附着力，采用Nb₂O₅可以直接沉积在PET膜上，无需对PET膜进行额外的金属镀膜处理以提高附着力，从而可以减少层数提高透光性，同时如果采用金属镀膜处理，则会破坏本发明的窗膜的颜色，无法获得期望的靛蓝色。

(3)通过单旋转阴极、直流反应磁控溅射的方式在该第一高折射率层2上沉积第一金属氧化物层3。本发明的靛蓝色双银高隔热节能窗膜中采用了两层ZnO:Sn层(锡掺杂的氧化锌层)，参见步骤7。ZnO:Sn层的厚度很小，只有几个纳米，但是这几个纳米厚度的ZnO:Sn层可以促进后续银合金层的生长使其尽快长成连续的致密结构，因而显著降低后续银合金层的厚度，提高窗膜的透光性。同时致密的银合金层可以有效反射红外线和紫外线，提高窗膜的隔热性能。在一个优选实施例中，第一金属氧化物层3的厚度小于等于后续第一银合金层4的厚度的2/3，并且，第二金属氧化物层7的厚度小于等于后续第二银合金层8的厚度的2/3，即可获得优选的透光性以及隔热性能。

(4)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在该第一金属氧化物层3上沉积第一银合金层4。优选所述银合金层中包括99％的Ag，余量为1％的Cu，可以相对纯银获得更好的抗氧化性能以及防潮能力，当然，银合金层的设置主要是用于对红外线和紫外线进行反射以提供优异的隔热性能。同时应当指出，由于银合金层的厚度大于等于其下方的ZnO:Sn层的厚度的3/2，并且形成的银合金层的致密度较高，因而本发明的窗膜的颜色受到银合金层的厚度的影响较大，当然，对于本发明的双层银合金层的设置来说，两层银合金层之间的间距以及三层高折射层的折射率匹配关系，也是获得靛蓝色双银高隔热节能窗膜的颜色的不可或缺的因素，后面对此详细说明。

在一个优选实施例中，在步骤四中，可以通过设置水平平行排列的UV掩膜的方式，在第一金属氧化物层3上沉积第一银合金层4，然后将UV掩膜去掉，形成水平方向平行排列的条纹状的第一银合金层4。例如UV掩膜的形成方式可以为，在第一金属氧化物层3喷涂一层UV胶，然后从水平排列的条纹格栅后面利用UV光照射UV胶，使受到照射的部分的UV胶固化，将未固化的UV胶去除，形成水平平行排列的UV掩膜。

水平方向平行排列的条纹状的第一银合金层4可以在纵向上形成不同的透光率和反射率，但是并不影响平行方向的视线，因而当使用者从窗玻璃内侧靠近窗玻璃向外观察的时候，使用者视线几乎水平垂直于条纹方向，因而并不会影响向外的视线。而窗玻璃外侧的人员进行观察的时候，通常距离较远，因而容易受到纵向上不同的透光率和反射率的影响，导致视线模糊、影像斑驳，从而可以防止偷窥。

(5)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在该第一银合金层4上沉积第一阻隔层5。第一阻隔层5用于对第一银合金层4进行保护，避免第一银合金层4氧化而透光以及反射性能降低，确保银合金层的红外光的反射率不会随着使用时间的延长而降低，延长了窗膜的使用寿命，具有持久的高隔热效果。在一个优选实施例中，第一阻隔层5的厚度小于等于其下方的第一银合金层4的厚度的1/5，该厚度比例可以利用最小厚度的第一阻隔层5获得需要的抗氧化性能，因而可以用最小的厚度获得最优的隔热效果，提高了窗膜的整体透光性能。

(6)通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在该第一阻隔层5上沉积第二高折射率层6，优选所述第二高折射率层6的折射率为2.36。本步骤的第二高折射率层6的厚度相对其它的高折射率层都要大，即对于本发明的双层银合金层的来说，两层银合金层之间设置大折射率的第二高折射率层6，可以利用更小的两层银合金层之间的间隔形成反射红外线和紫外线的双反射结构，因而可以降低第二高折射率层6的厚度，提高窗膜的整体透光性能。

(7)通过单旋转阴极、直流反应磁控溅射的方式在该第二高折射率层6上沉积第二金属氧化物层7。本步骤中沉积的第二金属氧化物层7的厚度比前述步骤3中的第一金属氧化物层3的厚度略大，用以通过较厚的外层的第二银合金层8反射更多的红外线和紫外线，能够透过外层的第二银合金层8已经减少，因而内层的第一银合金层4可以设置得更薄一些，相应的第一金属氧化物层3的厚度也可以变小。通过第一金属氧化物层3和第二金属氧化物层7的厚度匹配，可以提高窗膜的光学均匀性，但是最显著的作用是可以对本发明的窗膜的色度进行调整，即，本发明的靛蓝色双银高隔热节能窗膜的靛蓝色，主要由第一金属氧化物层3和第二金属氧化物层7以及其上的第一银合金层4和第二银合金层8的厚度比例关系所确定。这是本发明区别于其它技术的最优参数组合，现有技术尚无任何方案提供获得靛蓝色双银高隔热节能窗膜的参数组合原理，该参数组合是非显而易见的，具备突出的实质性特点和显著的进步。

(8)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在该第二金属氧化物层7上沉积第二银合金层8。优选所述银合金层中包括98％的Ag，余量为2％的Pd。第二银合金层8的设置形成了反射红外线和紫外线的双反射结构，降低了窗膜厚度，提高了透光性能，同时加强了隔热性能。

类似的，如同步骤四中一样，在一个优选实施例中，在步骤八的磁控溅射过程中，可以通过设置水平平行排列的UV掩膜的方式，在第二金属氧化物层7上沉积第二银合金层8，然后将UV掩膜去掉，形成水平方向平行排列的条纹状的第二银合金层8。形成UV掩膜的方式如前所述，不再重复。

然而，本步骤形成的第二银合金层8的水平方向平行排列的条纹与第一银合金层4的水平方向平行排列的条纹优选相互错开布置，即，第二银合金层8的条纹正对第一银合金层4的条纹的间隙，第二银合金层8的条纹的间隙正对第一银合金层4的条纹。在另一个优选实施例中，可以设置条纹宽度与间隔宽度相同，这样便于条纹掩膜的设置，同时也便于两层条纹正好错开布置，可以简化工艺便于加工。

通过错开布置的条纹将各自的间隙遮挡起来，可以避免隔热和反射效果由于间隙的存在而降低。同时，错开布置的条纹，使得靠近窗玻璃观察的时候(1米以内)，其透光率和反射率几乎是相同的，也就是从外向内以及从内向外几乎察觉不到条纹的存在，而从1米以外观察的时候，由于视线夹角的存在可以产生防偷窥的效果。同时，条纹状的银合金层降低了遮蔽范围，提高了透光率，同时对于窗膜的功能以及颜色均匀性的影响却相对很小。

(9)通过单平面阴极、直流反应磁控溅射的方式在该第二银合金层8上沉积第二阻隔层9，用以对第二银合金层8形成保护，防止氧化，确保银合金层的红外光的反射率不会随着使用时间的延长而降低，延长了窗膜的使用寿命，具有持久的高隔热效果。在一个优选实施例中第二阻隔层9的厚度小于等于其下方的第二银合金层8的厚度的1/5，该厚度比例可以利用最小厚度的第二阻隔层9获得需要的抗氧化性能，因而可以用最小的厚度获得最优的隔热效果，提高了窗膜的整体透光性能。

(10)通过双旋转阴极、中频反应磁控溅射的方式在该第二阻隔层9上沉积第三高折射率层10，优选所述第三高折射率层10的折射率为2.36。最外侧的第三高折射率层10选择对阳光中的红外光进行有效反射，进一步提高了窗膜的隔热性能。同时，三层高折射率层的折射与两层银合金层反射光线的叠加，最终形成了本发明所需的靛蓝色双银高隔热节能窗膜。

其中，磁控溅射沉积镀膜时，所有腔室内的温度恒定，并且所有腔室内恒定温度范围为-15℃～15℃。

优选的，所述步骤(2)、步骤(3)、步骤(6)、步骤(7)、步骤(10)均包括：相应腔室中通入体积比为10:1～100:1的氩气和氧气的混合气体，设定溅射真空度10^-6Torr，镀膜稳定气压为10^-3Torr；双旋转阴极、中频反应磁控溅射功率为20Kw～50Kw；单旋转阴极、直流反应磁控溅射功率为2Kw～5Kw。

优选的，所述步骤(4)、步骤(5)、步骤(8)、步骤(9)均包括：相应腔室中通入纯度不小于99.99％的氩气，设定溅射真空度10^-6Torr，镀膜稳定气压为10^-3Torr；单平面阴极、直流反应磁控溅射功率为0.5Kw～8Kw。

将本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜置于太阳膜测试仪中测试，结果如图2-3所示，其分别显示的是图1所示靛蓝色双银高隔热节能窗膜的透光率曲线图和反射率曲线图，图中表明，本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜在可见光范围的透光率为68.3％；在波长为780nm～2500nm的红外光范围的透光率为9.8％。另外，经过测试，本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜在波长为950nm波长处的红外阻隔率为94.2％；在波长为1400nm波长处的红外阻隔率为99.1％，表明本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜具有良好的光学性能和隔热性能。

将本发明提供的这种靛蓝色双银高隔热节能窗膜置于分光光度计中测试其颜色。透过色、反射色的颜色是按CIELAB颜色空间指标体系进行表征，其中L*代表亮度，数值大表示亮，数值小表示暗；a*代表红绿度，其中a*负代表绿，数值越大表示越绿，a*正代表红，数值越大表示越红；b*代表黄蓝度，其中b*负代表蓝，数值越大表示越蓝，b*正代表黄，数值越大表示越黄。透过色是从汽车内、建筑物内透过贴膜后的玻璃看外界景物时能看到的颜色；反射色是从汽车外、建筑物外透过贴膜后的玻璃看内部景物时能看到的颜色。经过测试，本发明提供的靛蓝色双银高隔热节能窗膜在分光光度计中经过多点重复测试，其透过色的a*＝-1.88，b*＝1.17，反射色的a*＝4.69，b*＝-0.49，其颜色在太阳光下观察为靛蓝色，黑底上观察无反紫、眩光现象，其反射光谱范围为380nm～480nm，具有绝佳的视觉效果。

综上所述，本发明的窗膜通过双层银合金层对红外光的反射，与三层高折射层形成折射率匹配关系，并且通过厚度参数的配合，其颜色在太阳光下观察为靛蓝色，具有绝佳的视觉效果。同时，该靛蓝色双银高隔热节能窗膜还具有优异的透光、隔热以及抗氧化性能，使用寿命长，易于生产和推广使用。

本领域技术人员应当理解，虽然本发明是按照多个实施例的方式进行描述的，但是并非每个实施例仅包含一个独立的技术方案。说明书中如此叙述仅仅是为了清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体加以理解，并将各实施例中所涉及的技术方案看作是可以相互组合成不同实施例的方式来理解本发明的保护范围。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化、修改与结合，均应属于本发明保护的范围。