低辐射镀膜玻璃及其制备方法和设备与流程

本发明涉及一种镀膜玻璃领域，具体涉及一种低辐射镀膜玻璃及其制备方法和设备。

背景技术：

低辐射镀膜玻璃是指通过磁控真空溅射的方法在玻璃表面镀上由纳米级的氮化物、氧化物膜和具有低辐射率的金属膜等组成的混合膜层。极大的降低了玻璃表面辐射率，其具有一定的光学和热学性能，已经广泛应用在建筑领域。低辐射镀膜玻璃具有传热系数低和反射红外线等特点。由低辐射镀膜玻璃组合而成的中空产品，可见光可有效的透过膜系和玻璃，肉眼看不见的红外线80％以上被膜系反射。随着节能减排政策的倡导，市场对低辐射镀膜玻璃的要求也越来越高，不仅要求其具有良好的光学和热学性能，还要求其美观、对环境友好，不造成光的二次污染。

传统的低辐射镀膜玻璃的生产隔离系数低，真空环境差、冷却效率低等问题，会严重影响制备的膜层质量。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种低辐射镀膜玻璃及其制备方法，用于解决现有技术中的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种低辐射镀膜玻璃，所述低辐射镀膜玻璃至少包括在玻璃层上依次设置的第一介质层、第一阻挡层、功能层、第二阻挡层以及第二介质层，

所述第一介质层的厚度是15～40nm，其材料选自si3n4、tio、sno、zno或znsno中的任意一种或几种混合；

所述第一阻挡层厚度是0.5～10nm，其材料选自ni、cr、nicr或nicro中的任意一种或几种混合；

所述功能层厚度是7～11nm，含有银；

所述第二阻挡层的厚度是0.5～10nm；其材料选自ni、cr、nicr或nicro中的任意一种或几种混合；

所述第二介质层的厚度是25～50nm；其材料选自si3n4、tio、sno、zno或znsno中的任意一种或几种混合。

优选地，所述第一介质层的厚度是25～30nm；所述第一阻挡层的厚度是3～10nm；所述功能层的厚度是7～8nm；所述第二阻挡层的厚度是3～5nm；所述第二介质层的厚度是36～40nm。

本发明的另一方面提供了上述低辐射镀膜玻璃的制备方法，至少包括以下步骤：

(1)将玻璃放入磁控溅射设备中进行磁控溅射；

(2)在玻璃上依次溅射第一介质层、第一阻挡层、功能层、第二阻挡层以及第二介质层。

优选地，所述步骤(1)将玻璃放入磁控溅射设备之前对玻璃进行清洗和干燥。

本发明的另一方面提供了一种低辐射镀膜玻璃的镀膜段，所述镀膜段至少包括：若干隔离腔室、传输单元、气体隔离单元，阴极靶材、抽真空单元、以及冷却单元；

每个所述隔离腔室依次连接，每个所述隔离腔室的顶部设置可打开的盖板；

每个所述隔离腔室的内部设置气体隔离单元或者阴极靶材；

所述传输单元设置在隔离腔室内的下部并贯通所有隔离腔室；

每个装有所述气体隔离单元的隔离腔室上的盖板上设置抽真空装置；

安装有所述阴极靶材的隔离腔室内部还设置冷却单元。

在本发明中所述的镀膜段是磁控溅射设备的主要工作单元，在镀膜段之前和之后还设置一些其他工作单元，例如完整的生产线包括自动上片台，清洗机，传输轨道，进片室、缓冲室、过渡室、镀膜段、过渡室、缓冲室、出片室、传输轨道、自动下片台。

优选地，所述气体隔离单元包括横向设置的横向隔板和纵向设置的纵向隔板，所述横向隔板位于传输单元的上方，所述纵向隔板上端达到隔离腔室的顶部，下端达到横向隔板。

优选地，所述冷却单元包括设置在第二隔离腔室内下部的冷却水管道，所述冷却水管道与外部水源连通。

优选地，所述阴极靶材选自sial靶材、tio靶材、snal靶材、znal靶材、znsn靶材、azo靶材、ni靶材、cr靶材、nicr靶材、ag靶材中的任意一种或几种。

如上所述，本发明的低辐射镀膜玻璃及其制备方法，具有以下有益效果：

在浮法玻璃基板表面制备由多层介质层/阻挡层/功能层ag/阻挡层/多层介质层组成的膜系结构，使其不仅具有良好的光学和热学性能(u值小于1.5)，还具备美观、对环境友好，不会造成光的二次污染。u值是玻璃组件的传热系数。u值越低，通过玻璃的传热量也越低。

附图说明

图1显示为本发明实施例1的基本结构示意图。

图2显示为实施例1中第4个隔离腔室的结构放大图。

图3显示为镀膜玻璃的结构示意图。

1玻璃

101第一介质层

102第一阻挡层

103功能层

104第二阻挡层

105第二介质层

2第2个隔离腔室

3第3个隔离腔室

4第4个隔离腔室

41盖板

42抽真空单元

43抽气口

44进片口

45辊子

46t形隔板

403纵向隔板

404横向隔板

7第7个隔离腔室

8第8个隔离腔室

11第11个隔离腔室

13第13个隔离腔室

15第15个隔离腔室

33第33个隔离腔室

34第34个隔离腔室

38第38个隔离腔室

39第39个隔离腔室

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。

请参阅图1。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。

实施例1如图1～2所示，本发明提供一种用于生产镀膜玻璃的镀膜段，所述用于生产镀膜玻璃的镀膜段包括但不限于：40个隔离腔室、每个隔离腔室采用标准化设计，都是规则的6面体，因此，大小相同，形状一致。每个所述隔离腔室长3900mm，宽900mm，高1000mm。当然，所述隔离腔室的个数是可以根据需要而调节的，其大小和具体的形状也是可以调节的。

在其他实施例中，所述隔离腔室共40个，并依次连接，其中第2个隔离腔室2和第3个隔离腔室3、第7个隔离腔室7、第8个隔离腔室8、第11个隔离腔室11、第13个隔离腔室13安装、第15个隔离腔室15、、第18个隔离腔室、第19个隔离腔室、第22个隔离腔室、第23个隔离腔室、第26个隔离腔室、、第28个隔离腔室、第30个隔离腔室、第33个隔离腔室33、第34个隔离腔室34、第38个隔离腔室38、第39个隔离腔室39安装阴极靶材，其余的隔离腔室中安装气体隔离单元。

图2显示为其中第4个隔离腔室4的结构示意图。由于其他隔离腔室与其结构类似，因此，可以作为参考。可见每个隔离腔室的下方都设置进片口44。相邻的两个隔离腔室之间还设置抽气口43。所述进片口的面积约为0.07m²，所述抽气孔的面积约为0.24m²。因此相邻的两个隔离腔室通过进片口和抽气口连通。

每个隔离腔室的顶部都设置可打开的盖板41，每个所述盖板41大小都相等。

优选地，所述盖板和所述隔离腔室之间还设有密封圈，使得密封效果更好。

在每个隔离腔室的内部的下部都设置传输单元，因此所述传输单元时贯通所有隔离腔室的，(在最后一个隔离腔室还设置出片口)。在本实施例中，所述传输单元采用的是传输辊道，所述传输辊道包括若干个辊子45，每个辊子都水平的设置在隔离腔室进片口的下方，保证从进片口进来的玻璃能被传输到下一个隔离腔室。在本实施例中，每个隔离腔室的下方安装3个辊子。

在其他实施例中，所述传输单元也可以采用传输带。

一般的，上述靶材的安装的顺序和个数，是根据所需制备的玻璃而调节的。例如第2和第3个安装的是sial靶材，且是连续安装的，但是在其他实施例中可以只安装了一个sial靶材，也可以安装更多的sial靶材，此时可以不连续安装。

在本发明中，由于盖板的大小相等，因此是可以随意调节的。

一般所安装的阴极靶材的种类和个数是根据需要而调节的。根据本发明，可以在玻璃上依次进行镀膜。

一般的，所述阴极靶材可以是平面阴极，可以是旋转阴极。其中旋转阴极可以制备镀膜玻璃的介质层，起到增透、减反等作用；平面阴极可以制备金属层和功能层，金属层起到保护功能层的作用，功能层能起到降低辐射率作用。

在本实施例中，在盖板的下方安装把靶材固定件，阴极靶材或者旋转靶材通过靶材固定件安装在盖板的下方。在本实施例中，所述靶材固定件包括4个端头，每两个端头为一组，分别位于盖板的两端将阴极靶材固定。所述端头含有传动组件，能固定阴极靶材且与腔体盖板绝缘。

每个装有所述气体隔离单元的隔离腔室上的盖板上设置抽真空单元42。在本实施例中所述抽真空单元选用分子泵(市购)。在本实施例中共安装了四个分子泵，一般的可以安装1～6个分子泵。所述分子泵可以将隔离腔室抽成真空状态。

在另一实施例中，所述气体隔离单元包括横向设置的横向隔板404和纵向设置的纵向隔板403，所述横向隔板位于传输单元的上方，所述纵向隔板上端达到隔离腔室的顶部，下端达到横向隔板。气体隔离装置将隔离腔室分为左右两个完全隔离的空间，能将通入的工艺气体相对的密封在隔离空间内，阻止工艺气体间的相互窜动，影响相邻膜层质量。横向隔板的两端采用螺钉固定在隔离墙上，纵向隔板采用夹板立在横向隔板上固定在隔离腔室中。所述横向隔板水平的设置在进片口上方处，纵向隔板位于隔离腔使的中央位置，因此隔离腔室被分割成两个几乎相同大小的隔离空间。

在另一实施例中，安装有所述阴极靶材的隔离腔室内部还设置冷却单元，所述冷却单元包括设置在第二隔离腔室内下方的冷却水管道(图中未示出)，所述冷却水管道与外部水源连通。所述冷却水管道盘绕在棍子之间。所述冷却单元能够降低隔离腔室内部的温度，使得镀膜时更加的均匀。

在本实施例中，辊子之间设置横截面为t形的t形隔板46。t形隔板的纵向部分插入辊子之间，横向部分位于相邻的两个辊子之间，所述t形隔板将辊子之间的孔隙得以密封，提高整个装置的密封性能。所述t形隔板的水平部分略低于辊子的最高点。

在另一实施例中，所述布水管道采用铜质材料制作，因为铜的导热性能较好，因此具有较好的传递热量的功能。

以上的镀膜段是用于给镀膜玻璃镀膜的镀膜段，是整个镀膜玻璃生产线的一部分。

实施例2如图3，本发明的第一介质层101选择si3n4和tio2，功能层为ag，第二介质层104选择zno和si3n4，第一阻挡层102、第二阻挡层105选择nicr。具体膜层结构为：玻璃/si3n4/tio2/nicr/ag/nicr/zno/si3n4。采用实施例1中提供的设备生产镀膜玻璃，本实施例生产方法为：

(1)玻璃基板清洗；

(2)干燥后，进入磁控溅射区；

(3)旋转阴极安装sial靶材，制备si3n4介质层，溅射气体ar为600～800sccm，反应气体n2为700～900sccm，沉积厚度为15-20nm。

(4)旋转阴极安装tio靶材，制备tio介质层，溅射气体ar为600～800sccm，反应气体o2为50-100sccm，沉积厚度为5-10nm。

(5)平面阴极安装nicr靶材，制备nicr阻挡层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为1.5-2.5nm。

(6)平面阴极安装ag靶材，制备ag功能层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为7-10nm。

(7)平面阴极安装nicr靶材，制备nicr阻挡层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为2-3nm。

(8)旋转阴极安装znal靶材，制备zno介质层，溅射气体ar为500～800sccm，反应气体o2为500～900sccm，沉积厚度为10～20nm。

(9)旋转阴极安装sial靶材，制备si3n4介质层，溅射气体ar为600～800sccm，反应气体n2为700～900sccm，沉积厚度为20～40nm。

按上述膜系结构和生产方法，在6mm厚度的玻璃基板上制备出的蓝灰色系低辐射镀膜玻璃，经检测透过率57.9％，玻璃面l*为37.56，a*为-3.07，b*为-6.65，辐射率小于0.12，u值小于1.5，太阳光直接反射比(室外侧)小于16％，外观美观，不会造成光的二次污染。

实施例3如图3，本发明的第一介质层101选择si3n4和zno，第二介质层105选择znsno和si3n4，功能层为ag，第一阻挡层102和第二阻挡层104选择nicr。具体膜层结构为：玻璃基板/si3n4/zno/ag/nicr/znsno/si3n4。采用实施例1中提供的设备生产镀膜玻璃，本实施例生产方法为：

(1)玻璃基板清洗；

(2)干燥后，进入磁控溅射区；

(3)旋转阴极安装sial靶材，制备si3n4介质层，溅射气体ar为400～600sccm，反应气体n2为500～800sccm，沉积厚度为20-25nm。

(4)旋转阴极安装znal靶材，制备zno介质层，溅射气体ar为700～900sccm，反应气体o2为800～1000sccm，沉积厚度为13～15nm。

(5)平面阴极安装ag靶材，制备ag功能层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为7-9nm。

(6)平面阴极安装nicr靶材，制备nicr阻挡层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为4-6nm。

(7)旋转阴极安装znsn靶材，制备znsno介质层，溅射气体ar为800～900sccm，反应气体o2为1000～1200sccm，沉积厚度为17～20nm。

(8)旋转阴极安装sial靶材，制备si3n4介质层，溅射气体ar为600～800sccm，反应气体n2为700～900sccm，沉积厚度为33～37nm。

按上述膜系结构和生产方法，在6mm厚度的玻璃基板上制备出的蓝灰色系低辐射镀膜玻璃，经检测透过率59.3％，玻璃面l*为47.07，a*为-3.17，b*为-6.33，辐射率小于0.12，u值小于1.5，太阳光直接反射比(室外侧)小于16％，外观美观，不会造成光的二次污染。

实施例4如图3，本发明的第一介质层101选择tio、znsno和zno，第二介质层105选择znsno和si3n4，功能层为ag，第一阻挡层阻挡层102、第二阻挡层选择nicr。具体膜层结构为：玻璃基板/tio2/znsno/zno/nicr/ag/nicr/znsno/si3n4。采用实施例1中提供的设备生产镀膜玻璃，本实施例生产方法为：

(1)玻璃基板清洗；

(2)干燥后，进入磁控溅射区；

(3)旋转阴极安装tio靶材，制备tio介质层，溅射气体ar为700～1000sccm，反应气体o2为50～100sccm，沉积厚度为5～15nm。

(4)旋转阴极安装znsn靶材，制备znsno介质层，溅射气体ar为500～800sccm，反应气体o2为800～900sccm，沉积厚度为15～25nm。

(5)旋转阴极安装znal靶材，制备zno介质层，溅射气体ar为700～900sccm，反应气体o2为800～1000sccm，沉积厚度为10～15nm。

(6)平面阴极安装nicr靶材，制备nicr阻挡层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为0.5-1nm。

(7)平面阴极安装ag靶材，制备ag功能层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为7-10nm。

(8)平面阴极安装nicr靶材，制备nicr阻挡层，溅射气体ar为800～1000sccm，沉积厚度为0.5-1nm。

(9)旋转阴极安装znsn靶材，制备znsno介质层，溅射气体ar为800～900sccm，反应气体o2为1000～1200sccm，沉积厚度为17～25nm。

(10)旋转阴极安装sial靶材，制备si3n4介质层，溅射气体ar为600～800sccm，反应气体n2为700～900sccm，沉积厚度为20～35nm。

按上述膜系结构和生产方法，在6mm厚度的玻璃基板上制备出的蓝灰色系低辐射镀膜玻璃，经检测透过率79.83％，玻璃面l*为31.92，a*为-2.59，b*为-8.62，辐射率小于0.12，u值小于1.5，太阳光直接反射比(室外侧)小于16％，外观美观，不会造成光的二次污染。

所以，本发明有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。