专利名称：一种镀膜玻璃及其制备方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及镀膜玻璃技术领域，特别是一种用于Low-E玻璃膜层的具有可溶性保护层的镀膜玻璃及其制备方法和设备。
背景技术：
镀膜玻璃因其优良的性能已经在各个领域得到了广泛的应用。Low-E镀膜玻璃 (低辐射镀膜玻璃，Low Emissivity Coating Glass)，作为一种新型的节能玻璃，逐渐成为当代建筑玻璃的首选。Low-E玻璃是一种在离线玻璃表面镀覆一层或多层氧化物薄膜，使其对近红外线辐射具有低反射率，对远红外线具有高反射率，且可保持其良好透光性能的玻璃。Low-E玻璃通过涂层技术解决了传统玻璃隔热性能与采光性能的矛盾，在拥有良好隔热性能的同时，具有良好的采光性能，同时解决了传统玻璃的“光污染”问题。然而，其在运输和储存的过程中，Low-E玻璃膜层容易划伤、磨损；并且，其银层容易氧化；另外，镀膜玻璃在进行各种冷加工和热处理，如切片、磨边，夹层等处理后，物理化学性能容易发生改变。针对上述问题，有些厂家在Low-E玻璃产品生产出来后，通过喷隔离粉或玻璃四周垫干净的纸板等保护措施来保护玻璃膜层。众所周知，Low-E玻璃作为玻璃幕墙，从出厂到完成其在工程上安装的整个过程极为繁杂，它包括搬运、运输、切割、磨边、 清洗、钢化、安装等。在此过程中，裸露的Low-E玻璃膜面易被灰尘污染；切割和磨边清洗无法防止水、霉变、油渍、指纹等污染物的侵袭，膜层易被氧化损坏。因此，在Low-E玻璃后续加工过程中必须经常间隔对切割、清洗等环节做特殊要求的膜面维护保养，以至工序管理监控复杂、繁琐。即使如此，也无法确保Low-E玻璃之膜面在搬运储藏、长途运输及后续加工工序中不被损坏。目前国内大部分玻璃深加工企业开始使用贴膜方式保护镀膜玻璃的膜层，广泛使用的膜层有PE膜、热反射膜等，它可以起到一定的保护效果。然而，使用基片时，需人工揭膜，该保护膜不能重复利用且不易降解，批量使用会造成大量的固体废物，而这对环境造成了严重的负面影响。中国专利200510100985. 6提供了一种离线Low-E玻璃膜面保护方法是在膜面上贴覆一层保护膜，通常为PE膜，膜厚为0. 1 0. 5mm。这种方法材料和人力成本都较高，在钢化之前对膜的去除也较困难，如果在钢化之前的存放周期过长，PE膜与氧化物镀层发生较为牢固的结合，在去除时容易造成氧化物镀层的微观破坏，从而影响Low-E膜层的性能。水溶性保护膜原料聚乙烯醇(PVA)是一种水溶性聚合物，由于其侧基-H和-OH的体积较小，可进入结晶点中而不造成应力，故具有高度的结晶性。以上的结构决定了聚乙烯醇虽然具有水溶性，但溶解性并不是很优良，由这些PVA直接制备的薄膜材料，水溶性必然不佳。目前，欧美、日本等一些国家已经对PVA进行了大量改性研究工作，制备了一系列高科技水速溶性塑料包装薄膜，广泛用于农药、化肥、颜料、水处理剂等领域的包装。同时由于结晶结构的存在使聚乙烯醇热熔困难，对于它的薄膜加工仍存在着许多问题需要解决。将 PVA作为玻璃保护可溶性涂层体系，也需要解决其薄膜附着力、耐磨、耐水及脱膜等问题，因此，找到一种合适的环保材料替代传统保护方式对于本领域而言已经势在必行。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种可降低成本，提高生产效率和产品品质， 在工业化便捷的同时对环境无污染的镀膜玻璃及其制备方法和设备。为了实现上述目的，本发明提供了一种镀膜玻璃，包括玻璃基片和依次附着在所述玻璃基片上的功能膜层和类金刚石膜层，其中，还包括可溶性保护层，所述可溶性保护层附着在所述类金刚石膜层外。上述的镀膜玻璃，其中，所述可溶性保护层包括聚乙烯吡咯烷酮、可溶性淀粉、硼酸、聚乙烯醇、酯化聚乙烯醇。为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种镀膜玻璃生产设备，包括依次设置的上片装置、功能膜层装置和类金刚石膜层装置，其中，还包括可溶性保护层喷涂装置， 所述可溶性保护层喷涂装置设置在所述类金刚石膜层装置之后。上述的镀膜玻璃生产设备，其中，所述可溶性保护层喷涂装置为气动喷涂装置，所述气动喷涂装置包括传送带及设置在所述传送带上的气动装置、喷枪组件、储液罐和喷雾控制系统，所述喷枪组件分别与所述气动装置、所述喷雾控制系统及所述储液罐连接，所述气动装置与所述喷雾控制系统连接。 上述的镀膜玻璃生产设备，其中，还包括感应开关，所述感应开关与所述喷雾控制系统连接，所述感应开关设置在所述可溶性保护层喷涂装置的传送带上，以感应玻璃在传送带上的运动并发出喷雾开始和停止信号。上述的镀膜玻璃生产设备，其中，所述镀膜生产设备还包括光学性能测量装置，所述光学性能测量装置设置在所述可溶性保护层喷涂装置之前。为了更好地实现上述目的，本发明还提供了一种镀膜玻璃的生产方法，其中，包括a、可溶性溶液配置步骤；b、喷涂成膜步骤。上述的镀膜玻璃的生产方法，其中，所述喷涂成膜步骤包括bl、设置一玻璃基片；b2、溅射功能膜层；b3、溅射类金刚石膜层；b4、喷涂可溶性保护层。上述的镀膜玻璃的生产方法，其中，所述喷涂可溶性保护层的步骤包括b41、设置控制所述可溶性保护层的膜厚度的参数；b42、设置控制所述可溶性保护层的均勻性的参数；b43、设置所述喷枪的喷射参数，以控制所述喷枪喷射出的喷液范围。上述的镀膜玻璃的生产方法，其中，所述溅射功能膜层和/或溅射类金刚石膜层采用阴极磁控溅射的方法镀制。本发明的技术效果在于本发明作为Low-E玻璃的膜面保护方法，取代Low-E玻璃 PE贴膜等保护方法，从而降低成本，提高生产效率和产品品质，同时不污染环境。所述的可溶性保护膜具有成膜附着力强，满足转运过程的对膜面的保护，不对膜层产生影响，在钢化工序之前的棱角处理过程中易于被水洗去除。本发明为环境友好型水溶性涂层体系，成膜固化快，水洗易于去除，并结合流水线生产满足整板自动均勻涂覆。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
图1为本发明一实施例的镀膜玻璃结构示意图2为本发明的镀膜玻璃生产设备框图3为本发明一实施例的可咨？性保护层喷涂装置框图
图4为本发明可溶性保护层咨？液喷涂成膜的示意图5为本发明一实施例的水咨漏 液制备反应釜的结:
图6为本发明可溶性保护膜工艺流程图7为本发明一实施例的可咨字性保护膜工艺流程图8为本发明的可溶性保护层降解示意图。
其中，附图标记
1玻璃基片2功能膜层
3类金刚石膜层4可溶性保护层
10上片装置20功能膜层装置
30类金刚石膜层装置
40可溶性保护层喷涂装置
41喷枪组件
411喷涂溶液
42气动装置43储液罐
44喷雾控制系统45传送带
50可溶性溶液反应釜
51防爆电动机及减速装置52投料口
53密封垫片及带悬挂保护环M搪瓷玻璃罐体
55放料口56支撑脚
60烘干装置
a “-d、bl b4 步骤
具体实施例方式下面结合附图对本发明的结构原理和工作原理作具体的描述本发明公开的可溶性保护膜及其制备方式，作为Low-E玻璃的膜面保护方法，取代Low-E玻璃PE贴膜等保护方法，从而降低成本，提高生产效率和产品品质，在工业化便捷的同时对环境无污染。参见图1，图1为本发明一实施例的镀膜玻璃结构示意图。本发明的镀膜玻璃，包括玻璃基片1和依次附着在所述玻璃基片1上的功能膜层2和类金刚石膜层3，还包括可溶性保护层4，所述可溶性保护层4附着在所述类金刚石膜层3外。所述可溶性保护层4包括聚乙烯吡咯烷酮、可溶性淀粉、硼酸、聚乙烯醇、酯化聚乙烯醇可溶性保护层4的具体组成优选为成膜物质总量水=1 2. 3 100 ；成膜物质各组分比例为酯化聚乙烯醇 聚乙烯醇聚乙烯吡咯烷酮可溶性淀粉硼酸=120 60 60 20 8 2 6 4 1。其中，优选酯化聚乙烯醇分子量为35100 63500g/mol，酯化率为30% 65% .优选聚乙烯醇分子量为51000 126500g/mol，醇解度为90% 99% .优选聚乙烯吡咯烷酮分子量 8000 58000g/mol。为了解决聚乙烯醇(PVA)作为水溶性保护膜原料的薄膜附着力、耐磨、耐水及脱膜等问题，本发明选取酯化聚乙烯醇作为主要成膜分子，来调节涂层耐水性能，聚乙烯醇分子提高增塑性，聚乙烯吡咯烷酮作为乳化剂，可溶性淀粉和硼酸作为增强剂。参见图2，图2为本发明的镀膜玻璃生产设备框图。本发明的镀膜玻璃生产设备， 包括依次设置的上片装置10、功能膜层装置20和类金刚石膜层装置30，还包括可溶性保护层喷涂装置40及可溶性溶液反应釜50，所述可溶性保护层喷涂装置40与所述可溶性溶液反应釜50连接并设置在所述类金刚石膜层装置30之后。还可在可溶性保护层喷涂装置40 之后连接烘干装置60，例如远红外快速恒温干燥箱等。参见图3及图4，图3为本发明一实施例的可溶性保护层喷涂装置框图，图4为本发明可溶性保护层溶液喷涂成膜的示意图。可溶性保护层喷涂装置40的基本功能是利用设置在传送带45上的感应开关感应玻璃在传送带45上的运动并发出喷雾开始和停止信号，通过控制器控制自动喷枪，满足传送带45玻璃快速运动时的非连续喷涂要求。所述可溶性保护层喷涂装置40为气动喷涂装置，所述气动喷涂装置包括传送带45及设置在所述传送带45上的气动装置42、喷枪组件41、储液罐43和喷雾控制系统44，所述喷枪组件41 分别与所述气动装置42、所述喷雾控制系统44及所述储液罐43连接，所述气动装置42与所述喷雾控制系统44连接。本发明的镀膜玻璃生产设备还可包括感应开关(图未示)，所述感应开关与所述喷雾控制系统44连接，所述感应开关设置在所述可溶性保护层喷涂装置40的传送带45上，以感应玻璃在传送带45上的运动并发出喷雾开始和停止信号。所述镀膜玻璃生产设备还可包括用于检测镀膜玻璃性能的光学性能测量装置，所述光学性能测量装置设置在所述可溶性保护层喷涂装置40之前。参见图5，图5为本发明一实施例的水溶性溶液制备反应釜的结构示意图。水溶性溶液的制备设备为可溶性溶液反应釜50，本实施例中优选搪瓷反应釜，该搪瓷反应釜包括搪瓷玻璃罐体54，防爆电动机及减速装置51设置在该搪瓷玻璃罐体M的上端，该搪瓷玻璃罐体M上设置有投料口 52，放料口 55设置在该搪瓷玻璃罐体M的底端，该搪瓷玻璃罐体 54通过支撑脚56支撑，搪瓷玻璃罐体M上设置有密封垫片及带悬挂保护环53，设备因采用了机械密封方式可以承受反应压力。该搪瓷玻璃罐体M是一种具有耐腐蚀玻璃衬里的钢制化工容器。其钢制罐体确保了承压能力，罐内涂搪的玻璃衬里又使其具有可靠的耐腐蚀性能。这种耐压与耐腐蚀性结合于一体的独特性能，设备适用于各种浓度的有机酸、无机酸、有机溶剂及弱碱等介质或物料的反应、聚合、储存、换热等化工过程。制备一釜溶液的时间在2 3小时，在整个制备过程的反应温度控制在90 100°C，反应过程中无任何副产品及污染物产生，配制出来的溶液可长期存放。参见图6及图7，图6为本发明可溶性保护膜工艺流程图，图7为本发明一实施例的可溶性保护膜工艺流程图。本发明的镀膜玻璃的生产方法，包括
a、可溶性溶液配置步骤向搪瓷玻璃罐体M中加入200L纯水，边搅拌边加热至 96°C，首先加入1832g酯化聚乙烯醇(分子量43800g/mol，酯化率40% )，45分钟后加入 916g聚乙烯醇(分子量86500g/mol，醇解度95% )，35分钟后加入114. 5g聚乙烯吡咯烷酮(分子量lOOOOg/mol)，30分钟后加入114. 5g可溶性淀粉，30分钟后加入22. 9g硼酸，保温95°C以上搅拌40分钟后，自然冷却至室温，放料。或者，向搪瓷玻璃罐体M中加入100L 纯水，边搅拌边加热至97°C，首先加入1586. 2g酯化聚乙烯醇(分子量63500g/mol，酯化率 30% ),45分钟后加入528. 7g聚乙烯醇(分子量126500g/mol，醇解度90% ),35分钟后加入52. 9g聚乙烯吡咯烷酮(分子量58000g/mol)，30分钟后加入105. 7g可溶性淀粉，30分钟后加入26. 4g硼酸，保温95°C以上搅拌40分钟后，自然冷却至室温，放料。b、喷涂成膜步骤。在喷涂成膜步骤b之后，还可包括烘干步骤c及性能测试步骤d，在烘干后对镀膜玻璃的性能进行测试，即在烘干装置60之后设置检查装置，对成品的外观进行检测。为了保证玻璃镀膜的效果，在喷涂成膜步骤之前，也可用在线光学仪器对玻璃基片1及玻璃溅射膜层的性能进行光学性能检测。因该玻璃检测为较成熟的现有技术，在此不作赘述。其中，所述喷涂成膜步骤包括bl、设置一玻璃基片1 ；b2、溅射功能膜层2 ；b3、溅射类金刚石膜层3 ；b4、喷涂可溶性保护层4。具体为，设置玻璃基片1，溅射功能膜层2，溅射类金刚石膜层3，而后将该镀膜玻璃通过传送带45送入可溶性保护层喷涂装置40中，进行可溶性保护层喷涂成膜。其中，所述喷涂可溶性保护层4的步骤包括b41、设置控制所述可溶性保护层4的膜厚度的参数；b42、设置控制所述可溶性保护层4的均勻性的参数；b43、设置所述喷枪的喷射参数，以控制所述喷枪喷射出的喷液范围。例如，可设定液体压力0. 8barg,液体流量ML/h，雾化空气压力2barg，雾化空气流量32NL/min，风扇空气压力!3barg，风扇空气流量123NL/min。喷涂之后玻片被传送带45 引入烘干装置60 (例如热风烘箱)中进行固化，热风烘箱温度控制在55°C左右。或者设定液体压力1.4barg，液体流量48L/h，雾化空气压力S^arg，雾化空气流量61NL/min，风扇空气压力^arg，风扇空气流量M4NL/min。喷涂之后玻片被传送带45引入热风烘箱中进行固化，热风烘箱温度控制在55°C左右。热风烘干成膜后，对产品进行抽检，测试可溶性保护膜附着力、抗划伤、水溶性等性能。上述配方制得的可溶性保护膜固化后厚度均勻，为36 μ m，无空白点，铅笔硬度4H，经水喷淋脱膜容易。其中，所述溅射功能膜层2和/或溅射类金刚石膜层3采用阴极磁控溅射的方法镀制，因该阴极磁控溅射方法为本行业常规实施方法，这里不再详细说明。参见图7，图7为本发明一实施例的可溶性保护膜工艺流程图。下面以一次可溶性保护膜的制备过程为例，详细说明本发明的实施方式。本实施例中，可溶性溶液的制备设备为搪瓷反应釜，该实施例中例举的数据不用于限定本发明的保护范围。在可溶性溶液搪瓷反应釜的搪瓷玻璃罐体M内搅拌着的90L纯水中，通过投料口 52逐步加入400g聚乙烯醇、1200g酯化聚乙烯醇、50g聚乙烯吡咯烷酮、 80g可溶性淀粉、20g硼酸，边搅拌边加热85°C，直到反应釜溶液清澈透明，自然冷却。将所得到的水溶性溶液通过可溶性保护层喷涂装置40喷涂到玻璃基片1上，经烘干装置60的热风烘干成膜后，可利用测量装置对膜附着力、抗划伤、水溶性等性能进行测试。可溶性溶液所用溶剂优选为纯水，薄膜体系高分子能在土壤中降解成二氧化碳和水，因此整个流水线生产对环境无污染。参见图8，图8为本发明的可溶性保护层降解示意图。薄膜溶胶主要由聚乙烯醇及其酯化物高分子组成，其成膜物被水洗脱除后可填埋于土壤中被生物降解， 如图8所示，以PVA的1个低分子量模型化合物4，6_壬二醇的分解过程为例，在土壤中，其首先被氧化酶(SAO)氧化成6—羟基-4 一壬烯，然后被进一步氧化成相应的β —二酮。β 一二酮基团两边碳链的长度是不一样的，水解发生在短的一边，所以，在长的一端和短的一端分别生成甲基酮和羧酸，而后进一步被降解成二氧化碳和水。根据以上结论认为，PVA的生物降解途径是经历了从假单胞菌分离出的2个酶的作用完成。在可溶性淀粉和硼酸加入比例小于时不影响涂层的透光性，0. 的加入量能起到增强薄膜交联度提高耐划伤能力的作用；少量乳化助剂聚乙烯吡咯烷酮的加入能提高成膜顺滑性；酯化聚乙烯醇和聚乙烯醇的分子量大于lOOOOOg/mol，水解度大于95% 时薄膜固化时间长，且常温水洗脱除困难，优选分子量在50000g/mol和水解度70%左右的酯化聚乙烯醇和聚乙烯醇，能满足成膜固化快，水洗易于去除，并结合流水线生产满足整板自动均勻涂覆的在线生产要求。优化条件制得的薄膜涂层铅笔硬度大于4H，常温水溶性好。当玻璃基片1运行到喷雾位置时，感应开关发出感应信号，通过喷雾控制系统44 打开溶液管路，喷雾控制系统44控制喷枪组件41在玻璃基片1经过时向其表面均勻地喷涂上述水溶性保护溶剂，要求喷涂厚度在IOum 50um，喷涂厚度均勻，不留空白点。当玻璃基片1运行离开喷雾区域时，感应开关再次发出感应信号，通过喷雾控制系统44关闭溶液管路，完成溶液喷涂工作。喷枪组件41的溶液喷雾参数可优选如下表所示
技术参数最小最大液体压力0.21barg1. 4barg液体流量18.41/h481/h雾化空气压力0. 7barg5barg雾化空气流量12.5Nl/min61Nl/min风扇空气压力0. 7barg5barg风扇空气流量61Nl/min244Nl/min 本实施例根据SUV113-SS型喷嘴的喷涂覆盖面积数据，在距离喷嘴230mm处，风扇压力0. 7Bar，水压0. 7Bar，雾化空气压力1. 5Bar下，覆盖的长度为观0讓。根据常识，一定比例的重叠对保证喷涂均勻性是必要而且有效的。采用错位布置的方法，可以有效的避免相邻喷枪的喷嘴喷雾干涉的现象并实现喷涂面积的重叠，图4中示意了喷枪的喷涂溶液 411的喷涂范围。喷涂后产品及可溶性膜层示意图如图1。本发明作为Low-E玻璃的膜面保护方法，取代Low-E玻璃PE贴膜等保护方法，从而降低成本，提高生产效率和产品品质，同时不污染环境。所述的可溶性保护膜为环境友好型水溶性涂层体系，具有成膜附着力强，成膜固化快，水洗易于去除等特点，满足转运过程的对膜面的保护，不对膜层产生影响，在钢化工序之前的棱角处理过程中易于被水洗去除， 并可结合流水线生产满足整板自动均勻涂覆。当然，本发明还可有其它多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员当可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。
权利要求
1.一种镀膜玻璃，包括玻璃基片和依次附着在所述玻璃基片上的功能膜层和类金刚石膜层，其特征在于，还包括可溶性保护层，所述可溶性保护层附着在所述类金刚石膜层外。
2.如权利要求1所述的镀膜玻璃，其特征在于，所述可溶性保护层包括聚乙烯吡咯烷酮、可溶性淀粉、硼酸、聚乙烯醇、酯化聚乙烯醇。
3.一种镀膜玻璃生产设备，包括依次设置的上片装置、功能膜层装置和类金刚石膜层装置，其特征在于，还包括可溶性保护层喷涂装置及可溶性溶液反应釜，所述可溶性保护层喷涂装置与所述可溶性溶液反应釜连接并设置在所述类金刚石膜层装置之后。
4.如权利要求3所述的镀膜玻璃生产设备，其特征在于，所述可溶性保护层喷涂装置为气动喷涂装置，所述气动喷涂装置包括传送带及设置在所述传送带上的气动装置、喷枪组件、储液罐和喷雾控制系统，所述喷枪组件分别与所述气动装置、所述喷雾控制系统及所述储液罐连接，所述气动装置与所述喷雾控制系统连接。
5.如权利要求4所述的镀膜玻璃生产设备，其特征在于，还包括感应开关，所述感应开关与所述喷雾控制系统连接，所述感应开关设置在所述可溶性保护层喷涂装置的传送带上，以感应玻璃在传送带上的运动并发出喷雾开始和停止信号。
6.如权利要求3所述的镀膜玻璃生产设备，其特征在于，所述镀膜生产设备还包括光学性能测量装置，所述光学性能测量装置设置在所述可溶性保护层喷涂装置之前。
7.一种镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，包括a、可溶性溶液配置步骤；b、喷涂成膜步骤。
8.如权利要求7所述的镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，所述喷涂成膜步骤包括 bl、设置一玻璃基片；b2、溅射功能膜层； b3、溅射类金刚石膜层； b4、喷涂可溶性保护层。
9.如权利要求8所述的镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，所述喷涂可溶性保护层的步骤包括b41、设置控制所述可溶性保护层的膜厚度的参数； b42、设置控制所述可溶性保护层的均勻性的参数； b43、设置所述喷枪的喷射参数，以控制所述喷枪喷射出的喷液范围。
10.如权利要求7所述的镀膜玻璃的生产方法，其特征在于，所述溅射功能膜层和/或溅射类金刚石膜层采用阴极磁控溅射的方法镀制。
全文摘要
一种镀膜玻璃及其制备方法和设备，镀膜玻璃包括玻璃基片和依次附着在所述玻璃基片上的功能膜层和类金刚石膜层，还包括可溶性保护层，所述可溶性保护层附着在所述类金刚石膜层外。其生产设备包括依次设置的上片装置、功能膜层装置和类金刚石膜层装置，还包括可溶性保护层喷涂装置，所述可溶性保护层喷涂装置设置在所述类金刚石膜层装置之后。其生产方法包括可溶性溶液配置步骤和喷涂成膜步骤。本发明可降低成本，提高生产效率和产品品质，同时不污染环境。
文档编号B32B33/00GK102529233SQ20111021159
公开日2012年7月4日 申请日期2011年7月27日 优先权日2010年12月31日
发明者李彬, 王奇, 王烁, 葛恩报 申请人:天津南玻工程玻璃有限公司, 天津南玻节能玻璃有限公司