一种多功能层低辐射节能玻璃及其制备方法
【专利摘要】本发明公开了一种多功能层低辐射节能玻璃及其制备方法，多功能层低辐射节能玻璃主要包括玻璃基片、阻挡层、钛基功能层、银钛基功能层、保护层。两个功能层可实现低辐射率、高可见光透光率、高红外反射率，薄膜颜色中性柔和，薄膜分布均匀；相对传统银基低辐射节能玻璃，本发明具有耐候性、耐腐蚀性强，长期使用性能稳定的特点，同时，成本低、工艺流程简单，生产过程颜色可调、辐射率低。
【专利说明】一种多功能层低辐射节能玻璃及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种镀膜节能玻璃及其制备方法，特别是一种多功能层低辐射节能玻璃及其制备方法。
【背景技术】
[0002]低辐射节能玻璃在建筑、汽车等的节能方面具有重要地位，已经成为节能减排发展的重要发展方向。根据实际应用的不同需求，通过在线或离线镀膜生产技术在玻璃表面依次沉积单层或多层功能膜层，实现光谱的选择性透过和反射，降低空调取暖费用，同时降低二氧化硫、一氧化碳等有毒气的排放。当前，传统的低辐射节能玻璃基本采用金属银作为低辐射率层的多层膜系，其他膜层主要起保护、隔离银膜层的作用，但金属银在自然环境特别是湿度较高的情况下，极易氧化而失去低辐射节能效果，因此该类节能玻璃在使用时耐候性、耐腐蚀性较差，玻璃产品的使用寿命易受其影响，同时，异地加工和运输成本较高。
【发明内容】
[0003]本发明的技术问题在于传统的低辐射节能玻璃主要采用银作为功能层，银具有最低辐射率，但其极易氧化而失效，导致传统的低辐射节能玻璃耐候性、耐腐蚀性较差。而本发明基于以上考虑，采用耐腐蚀性优秀的金属钛作为功能层，极大的提高了节能玻璃的使用寿命，并在使用中保持性能参数的稳定，但是一般单个银层、钛层较难达到更高的节能效果，而单纯将膜层加厚会影响薄膜可见光透过率和低辐射节能玻璃颜色，因此为进一步提高节能效果，在第二功能层中，以钛为主、银为辅共同降低辐射率。同时钛功能层和银钛功能层为光电性能调整层，可用于实现低辐射率、可见光高透过率、红外紫外高反射率的调整，也就是说，生产过程中，可以根据实际需求，适当调整两个功能层的厚度，对颜色、可见光、紫外灯等透光、反射效果进行调整。
[0004]本发明的具体技术方案如下:
一种多功能层低辐射节能玻璃，包括玻璃基片、阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层，在玻璃基片上由内向外方向依次为阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层，阻挡层用于阻止玻璃基片中的钠离子、钙离子等进入功能层影响节能效果，保护层用于提高薄膜的耐腐蚀、耐磨机械性能，用于对整个膜系的保护。
[0005]钛功能层是指由材料金属钛组成的膜层以及其他如氧化钛、氮化钛、氮氧化钛及镁、锌、铝等金属的氧化物、氮化物、氮氧化物等介质层共同形成的功能层，其中所述钛功能层优选的包括第一氧化钛膜层、第一金属钛膜层、第二氧化钛膜层，所述钛功能层膜层顺序由内向外方向依次为第一氧化钛膜层、第一金属钛膜层、第二氧化钛膜层，所述钛功能层中第一氧化钛膜层的膜层厚度为20?35nm，第一金属钛膜层的膜层厚度为6?15nm，第二氧化钛膜层的膜层厚度为20?35nm。
[0006]银钛功能层是指由材料金属银组成的膜层和以材料金属钛组成的膜层以及其他如氧化钛、氮化钛、氮氧化钛及镁、锌、铝等金属的氧化物、氮化物、氮氧化物等介质层共同形成的功能层，其中所述银钛功能层优选的包括金属银膜层、第二金属钛膜层、第三氧化钛膜层、氧化锌膜层，所述银钛功能层膜层顺序由内向外依次为金属银膜层、第二金属钛膜层、第三氧化钛膜层、氧化锌膜层，所述银钛功能层中金属银膜层的膜层厚度为8?12nm，第二金属钛膜层的膜层厚度为5?15nm，第三氧化钛膜层的膜层厚度为20?35nm，氧化锌膜层的膜层厚度为20?40nm。
[0007]所述阻挡层的材料为氧化硅或者氮化硅，所述阻挡层膜层厚度为20?35nm。
[0008]所述保护层的材料为氧化硅或者氮化硅，所述保护层膜层厚度为25?45nm。
[0009]上述的一种多功能层低辐射节能玻璃的制备方法，在温度在16?26°C、湿度50%以下、溅射气压维持在0.1Pa?0.5Pa范围、洁净度达到十万量级的镀膜环境下，利用磁控溅射设备，在玻璃基片上依次溅射形成阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层，其中阻挡层用于阻止玻璃基片中的钠离子、钙离子等进入功能层影响节能效果，所述阻挡层的材料为氧化硅或者氮化硅；保护层用于提高薄膜的耐腐蚀、耐磨机械性能，用于对整个膜系的保护，所述保护层的材料为氧化硅或者氮化硅。
[0010]钛功能层是指由材料金属钛组成的膜层以及其他如氧化钛、氮化钛、氮氧化钛及镁、锌、铝等金属的氧化物、氮化物、氮氧化物等介质层共同形成的功能层，其中所述钛功能层优选的包括第一氧化钛膜层、第一金属钛膜层、第二氧化钛膜层，所述钛功能层膜层溅射顺序依次为第一氧化钛膜层、第一金属钛膜层、第二氧化钛膜层，所述钛功能层中第一氧化钛膜层的膜层厚度为20?35nm,第一金属钛膜层的膜层厚度为6?15nm,第二氧化钛膜层的膜层厚度为20?35nm。
[0011]银钛功能层是指由材料金属银组成的膜层和以材料金属钛组成的膜层以及其他如氧化钛、氮化钛、氮氧化钛及镁、锌、铝等金属的氧化物、氮化物、氮氧化物等介质层共同形成的功能层，其中所述银钛功能层优选的包括金属银膜层、第二金属钛膜层、第三氧化钛膜层、氧化锌膜层，所述银钛功能层膜层溅射顺序依次为金属银膜层、第二金属钛膜层、第三氧化钛膜层、氧化锌膜层，所述银钛功能层中金属银膜层的膜层厚度为8?12nm，第二金属钛膜层的膜层厚度为5?15nm，第三氧化钛膜层的膜层厚度为20?35nm，氧化锌膜层的膜层厚度为20?40nm。
[0012]所述阻挡层膜层厚度为20?35nm。
[0013]所述保护层膜层厚度为25?45nm。
[0014]其中，由内向外方向是指远离玻璃基片方向，玻璃基片为最内层；氧化钛膜层的材料为氧化钛；金属钛膜层的材料为金属钛；金属银膜层的材料为金属银；金属锌膜层的材料为金属锌。
[0015]本发明具有以下技术效果:
(I)本发明与传统的低辐射节能玻璃相比，具有更好的耐候性、耐腐蚀性且膜层结合力强，可见光透过率高，膜层色彩中性柔和，机械性能好，膜层致密均匀。
[0016](2)由于多功能层包含了两层金属钛膜层，提高了膜系的耐候性、耐腐蚀性，结合金属银膜层，共同降低了热辐射；同时，通过综合调整三个金属膜层的厚度，可实现低辐射率、可见光高透过率、红外紫外高反射率的调整，实现光电性能的调节控制。
[0017](3)与传统低辐射节能玻璃相比降低了金属银的使用，从而降低了生产成本。【专利附图】
【附图说明】
[0018]图1是多功能层低辐射节能玻璃的示意图；其中，I为玻璃基片，2为阻挡层，31为第一氧化钛膜层，32为第一金属钛膜层,33为第二氧化钛膜层,41为金属银膜层,42为第二金属钛膜层，43为第三氧化钛膜层，44为氧化锌膜层，5为保护层。
【具体实施方式】
[0019]实施例1
参照图1所述，一种多功能层低辐射节能玻璃，在镀膜玻璃基片依次叠联的连续沉积阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层。阻挡层用于阻止玻璃基片中的钠离子、钙离子等进入功能层影响节能效果，阻挡层材料可以是氧化硅或者氮化硅，氧化硅或氮化硅无毒无污染，并且耐腐蚀和耐磨，该层厚度为20?35nm ;钛功能层为低辐射率层，用于红外高反射设计，钛功能层包括第一氧化钛膜层31、第一金属钛膜层32、第二氧化钛膜层33，依次叠联的连续沉积第一氧化钛膜层31、第一金属钛膜层32、第二氧化钛膜层33，其中第一氧化钛膜层31厚度为20?35nm,用于对金属钛膜层32功能的保护，同时调整可见光透光率；第一金属钛膜层32厚度为6?15nm，为低辐射率层，用于红外高反射；第二氧化钛膜层33厚度为20?35nm，用于对金属钛薄膜和后续金属银功能的保护，同时调整可见光透光率；银钛功能层为进一步提高节能效果，以钛为主、银为辅共同降低辐射率，银钛功能层包括金属银膜层41、第二金属钛膜层42、第三氧化钛膜层43、氧化锌膜层44，依次叠联的连续沉积金属银膜层41、第二金属钛膜层42、第三氧化钛膜层43、氧化锌膜层44，金属银膜层41厚度为8?12nm,与第二金属钛膜层42同时为低福射率膜层；第二金属钛膜层42厚度为5?15nm,为低辐射率膜层，提高红外反射率；第三氧化钛膜层43厚度为20?35nm，用于对低辐射率膜层的保护和可见光透过率调整；第三氧化锌膜层44厚度为20?40nm，用于功能层和保护层的隔离；保护层为提高薄膜的耐腐蚀、耐磨机械性能，用于对整个膜系的保护，保护层可以是氧化硅膜层或者氮化硅膜层，保护层膜层厚度为25?45nm。
[0020]本发明采用连续式自动化磁控溅射生产，将所需膜层依次沉积在玻璃基片上，膜层具有耐候性和耐腐蚀性能优秀、辐射率低、表面电阻小、膜层致密、均匀性好、结合力强，耐磨的优点。本发明可实现可见光区域透过率在55%?86%范围内的调整，紫外线和红外线反射率在60?81%范围内的调整，辐射率低，采用中空玻璃方式后，绝热性能好，可综合用于幕墙和遮阳玻璃。
实施例2
本发明一种多功能层低辐射节能玻璃制备方法，采用人工或自动化镀膜，将玻璃基片镀膜面正对靶材方向装入基片架并送入磁控溅射设备。玻璃基片送入磁控溅射进片室后，开启机械泵抽真空,根据生产节拍需求，当真空度达到IPa左右数量级时，启动传动系统，打开进片室和缓冲室之间的隔离阀，基片架进入缓冲室，打开抽真空至0.1Pa左右，打开隔离阀，进入工艺腔体室，开启真空泵抽真空至1.0?4Pa时，充入工作气体氩气、工艺气体氧气或氮气(依镀氧化硅和氮化硅而不同，为前后工艺方便，相关化合物尽量统一采用氧化物或氮化物)，当真空度在0.1Pa?0.5Pa范围时，开启镀膜中频电源或直流电源，采用恒电流或恒功率方式，起辉后传动基片架，依次通过阻挡层镀膜腔体室溅射氧化硅(或氮化硅)膜层；打开后续隔离阀，进入钛功能层工艺镀膜腔体室，采用类似办法溅射氧化钛膜层，溅射金属钛膜层时，仅通入氩气即可；当钛功能层溅射完成后，打开隔离阀进入银钛功能层溅射过程，根据对应氧化物或氮化物通入氩气、氧气或氮气，对金属溅射时仅通入氩气，溅射气压仍维持在0.1Pa?0.5Pa，完成银钛功能层溅射；之后采用相同办法，完成氧化锌膜层、保护层(氧化硅或氮化硅膜层)的溅射。镀膜过程中，由于选择膜系、厚度、颜色等的不同，通入的工艺气体流量会有所变化，但需保证溅射气压维持在0.1Pa?0.5Pa范围；整个镀膜过程采用常温镀膜技术，基片架无需特别加热，提高了生产效率和膜层均匀性；镀膜环境要求在洁净度达到十万量级以减少粉尘污染，湿度50%以下，温度在16?26°C之间，提高薄膜质量。
【权利要求】
1.一种多功能层低辐射节能玻璃，其特征在于，包括玻璃基片、阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层，在玻璃基片上由内向外方向依次为阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层，阻挡层用于阻止玻璃基片中的钠离子、钙离子等进入功能层影响节能效果，保护层用于提高薄膜的耐腐蚀、耐磨机械性能，用于对整个膜系的保护。
2.根据权利要求1所述的一种多功能层低辐射节能玻璃，其特征在于，所述钛功能层包括第一氧化钛膜层(31)、第一金属钛膜层(32)、第二氧化钛膜层(33)，所述钛功能层膜层顺序由内向外方向依次为第一氧化钛膜层(31)、第一金属钛膜层(32)、第二氧化钛膜层(33),所述钛功能层中第一氧化钛膜层(31)的膜层厚度为20~35nm,第一金属钛膜层(32)的膜层厚度为6~15nm，第二氧化钛膜层(33)的膜层厚度为20~35nm。
3.根据权利要求1所述的一种多功能层低辐射节能玻璃，其特征在于，所述银钛功能层包括金属银膜层(41)、第二金属钛膜层(42)、第三氧化钛膜层(43)、氧化锌膜层(44)，所述银钛功能层膜层顺序由内向外依次为金属银膜层(41)、第二金属钛膜层(42)、第三氧化钛膜层(43)、氧化锌膜层(44)，所述银钛功能层中金属银膜层(41)的膜层厚度为8~12nm，第二金属钛膜层(42)的膜层厚度为5~15nm，第三氧化钛膜层(43)的膜层厚度为20~35nm，氧化锌膜层(44)的膜层厚度为20~40nm。
4.根据权利要求1所述的一种多功能层低辐射节能玻璃，其特征在于，所述阻挡层的材料为氧化硅或者氮化硅，所述阻挡层膜层厚度为20~35nm。
5.根据权利要求1所述的一种多功能层低辐射节能玻璃，其特征在于，所述保护层的材料为氧化硅或者氮化硅，所述保护层膜层厚度为25~45nm。
6.权利要求1所述的一种多功能层低辐射节能玻璃的制备方法，其特征在于，在温度在16~26°C、湿度50%以下、溅射气压维持在0.1Pa~0.5Pa范围、洁净度达到十万量级的镀膜环境下，利用磁控溅射设备，在玻璃基片上依次溅射形成阻挡层、钛功能层、银钛功能层、保护层，其中阻挡层用·于阻止玻璃基片中的钠离子、钙离子等进入功能层影响节能效果，所述阻挡层的材料为氧化硅或者氮化硅；保护层用于提高薄膜的耐腐蚀、耐磨机械性能，用于对整个膜系的保护，所述保护层的材料为氧化硅或者氮化硅。
7.根据权利要求6所述的一种多功能层低辐射节能玻璃制备方法，其特征在于，所述钛功能层包括第一氧化钛膜层(31)、第一金属钛膜层(32)、第二氧化钛膜层(33)，所述钛功能层膜层溅射顺序依次为第一氧化钛膜层(31)、第一金属钛膜层(32)、第二氧化钛膜层(33),所述钛功能层中第一氧化钛膜层(31)的膜层厚度为20~35nm,第一金属钛膜层(32)的膜层厚度为6~15nm，第二氧化钛膜层(33)的膜层厚度为20~35nm。
8.根据权利要求6所述的一种多功能层低辐射节能玻璃制备方法，其特征在于，所述银钛功能层包括金属银膜层(41)、第二金属钛膜层(42)、第三氧化钛膜层(43)、氧化锌膜层(44)，所述银钛功能层膜层溅射顺序依次为金属银膜层(41)、第二金属钛膜层(42)、第三氧化钛膜层(43)、氧化锌膜层(44)，所述银钛功能层中金属银膜层(41)的膜层厚度为8~12nm，第二金属钛膜层(42)的膜层厚度为5~15nm，第三氧化钛膜层(43)的膜层厚度为20~35nm，氧化锌膜层(44)的膜层厚度为20~40nm。
9.根据权利要求6所述的一种多功能层低辐射节能玻璃制备方法，其特征在于，所述阻挡层膜层厚度为20~35nm。
10.根据权利要求6所述的一种多功能层低辐射节能玻璃制备方法，其特征在于，所述保护层膜层厚度为25~45nm。`
【文档编号】B32B17/06GK103847170SQ201410088350
【公开日】2014年6月11日 申请日期:2014年3月12日 优先权日:2014年3月12日
【发明者】刘战合, 周钧, 敖巍巍, 韩汇如 申请人:江苏汇景薄膜科技有限公司