低辐射镀玻璃技术在我国的应用与发展

低辐射镀玻璃技术在我国的应用与发展

建筑是人类文明的重要组成部分。建筑及其人工环境与人类日常生活密切相关，也是能源和材料的主要消耗场所。在我国的能源消耗中,建筑耗能占五分之一左右,而建筑耗能的50%是通过门窗散失的,因此赋予普通平板玻璃高效节能性被提为重要课题,引导着全世界的玻璃行业关注和研究。镀膜是玻璃表面进行改性处理,并使之具有新功能的行之有效的方法在发达国家中,新型镀膜玻璃作为高新技术的硕果,以其优越的功能成为平板玻璃的重点产品已占平板玻璃的70%,并且影响着中空、夹层、制镜等主要加工玻璃的发展。近几年来,我国镀膜玻璃发展很快,产量以每年约20%的速度增长,镀膜技术也口臻成熟,一些落后的镀膜工艺已相继被淘汰。目前在中国市场,以两大镀膜技术为主流。一是离线镀膜技术,主要是引进德国莱宝、美国BOC(原Airco)的磁控真空阴极溅射镀膜工艺,辅之以国内自行开发研制的连续双端或单端磁控镀膜技术;二是浮法在线镀膜技术。两大技术各有其特点,在建筑装饰业各领风骚。其中浮法在线镀膜玻璃以其性能好、成本低、规模大、灵活方便、并可进行钢化热弯的进一步深加工处理受到市场的青睐,成为今后的发展方向。1阳光控制薄膜玻璃镀膜玻璃的品种繁多,应用领域很广泛。对于使用玻璃量占总量90%的建筑业和汽车业而言,在节能和美学方面具有实际应用意义的镀膜玻璃分为两大类。一类是阳光控制镀膜玻璃.另一类是低辐射镀膜玻璃。普通透明玻璃对太阳辐射透射比和传热系数都很高,高,5mm厚的普通浮法玻璃对太阳辐射能和透射比高达84%。在炎热的夏季太阳辐射能通过窗玻璃大部分透进室内,使房间的温度升高,造成能源浪费我们知道太阳光发射的能量97%集中在波长为0.3～2.5μm范围内,这部分能量来自室外,是由太阳光发射的。阳光控制镀膜玻璃的主要功能就是反射太阳辐射,减少其进入室内的量,降低空调负荷,起到节能的作用。100℃以下物体辐射的能量集中在2.5～25μm.这部分能量主要来自室内,如房间的物体、取暖设备等发出的能量都在这个范围。冬季或在高纬度地区,我们希望室外的太阳辐射热能进来,提高室内温度,而室内的辐射能量不要外泄,也就是房间的热量不要传到室外。低辐射镀膜玻璃应运而生。低辐射镀膜玻璃的主要功能是挡住房间的这部分热量使其不与室外冷空气交换,达到节能的效果。低辐射镀膜玻璃根据使用地方的经纬度不同分成两大系列:无色系列与有色系列。无色系列主要是应用在中低纬度地区,即比较寒冷、冬季较长、日照时间较短,取暖期较长地区。也称纯低辐射镀膜玻璃。对此的要求是:(1)可见光的透射比要高≥70%。色泽上接近中性色,即无色。对太阳辐射尽可能少的吸收,让太阳光尽可能多的进入房间,提高室内温度。(2)对2.5～25μm中红外部分反射比≥85%以上,辐射率E值≤0.15。意味着当房间的热量为100%时,通过窗玻璃辐射到室外的热量只有15%。有色系列也称改进型的低辐射镀膜玻璃。是将阳光控制镀膜玻璃与低辐射镀膜玻璃的性能相融合,考虑到中纬度地区有夏季较热、冬季较冷的时候。在这个地区,仅使用阳光控制镀膜玻璃,冬季节能效果没有;仅用纯低辐射镀膜玻璃,夏季又不能阻挡太阳光。根据这一实际情况,诞生了改进型低辐射镀膜玻璃。对于这一类型的镀膜玻璃只要求其辐射率E值尽可能的低,可以有多种颜色,可对太阳辐射有部分吸收和反射,减少夏季空调费用。这种类型的低辐射镀膜玻璃有一定的装饰效果,但阻挡热量交换的性能不如纯低辐射镀膜玻璃。也就是说E值不能象无色系列做的那样低。2薄膜玻璃的功能性开发鉴于镀膜玻璃在建筑节能领域的显著作用,全世界的平板玻璃行业都在投入大量的人力和物力进行镀膜玻璃的功能性开发。我国的浮法玻璃工业经过了十几年的研究探索,在线镀膜工艺已从80年代初单一的电浮法在线镀膜技术,发展到今天的浮法在线化学气相沉积、浮法在线镀复合膜、浮法在线热解法等在线镀膜技术。(1)薄膜的生物处理和热反射浮法在线气相沉积镀膜技术(简称CVD镀膜技术),是汲取半导体和集成电路薄膜理论,用化学气相沉积的方法,在重掺杂Si衬底上外延生长一层轻掺杂的Si薄膜。浮法玻璃无序的Si—O网络结构为薄膜提供了基体。薄膜来源于硅烷等原料热解反应,浮法玻璃生产线锡槽内的温度条件、保护气体的有效存在以及洁净的玻璃表面为硅烷的热解提供了良好的条件,使其在高温下在玻璃表面均匀地分解,并沉积形成具有一定厚度的无定形硅富集层。该薄膜层对太阳辐射部分吸收和反射,成为具有良好光热性能的热反射玻璃。该工艺流程简单、设备投资少,省去了离线镀膜玻璃所用的输送、清洗等前处理程序和加热抽真空工序,其特定的镀膜气氛、温度、生产规模赋予了CVD镀膜玻璃具有很多优异的性能。目前用这种方法还只能镀阳光控制镀膜玻璃。(2)化学及物理方面的应用浮法在线镀复合膜技术是将离子渗透着色技术与化学气相沉积镀膜技术相结合形成浮法在线镀复合膜技术的简称。复合镀膜是在浮法线锡槽内合适温度两次镀膜。第一道为离子渗透着色镀膜。采用的是化学之电解原理,利用安装在玻璃带上方的固定材料,将着色金属与几种低熔点金属作用形成低共熔合金体。在电场作用下,有色金属由单质电离成离子,并受控迁移进玻璃带上表面而富集,形成厚度在2～10μm的金属层。该金属层对太阳辐射具有一定的吸收和反射,从而产生颜色。由向玻璃表面导向不同的金属离子即可产生不同的颜色。金属离子迁移进玻璃表层里,填充在玻璃网络结构空隙中,并不破坏玻璃表面的Si—O键。利用CVD镀膜技术再在其上沉积硅膜层。这样的两层膜面间的结合不仅是物理性的叠加,而且具有很强的化学吸附。浮法在线镀复合膜技术的实质就是使普通透明浮法玻璃通过锡槽内的两次镀膜成为既具有丰富多彩的色调,弥补CVD镀膜玻璃色调单一的缺陷,又具有良好的光热性能的热反射玻璃。为浮法在线镀膜技术带来重大突破。不用熔窑整体换色,不对玻璃原料作任何改动,在保持基体玻璃连续生产的情况下,可方便灵活地生产各种批量、规格。是具有优良表面特性(不同色彩、透光、热反射和电导性能)的浮法镀膜玻璃。(3)玻璃表面金属氧化物沉积层利用浮法在线热解法镀膜技术可生产两大系列的镀膜玻璃,即热反射玻璃系列及低辐射镀膜玻璃系列。在浮法玻璃生产线将一定配方配置的金属有机化合物或无机化合物溶液经过净化压缩空气雾化之后,喷向玻璃表面。该化合物溶液在玻璃表面均匀地气化随之发生热解反应,反应主体-金属氧化物沉积在玻璃板上,反应副产物通过抽废气装置排出窑外。金属氧化物富集层,赋予了玻璃表面特殊的性能。浮法在线热解法镀膜技术生产很灵活,通过向镀膜机组输送不同的喷涂溶液就可产生不同色彩的膜层,可制造多种颜色系列的阳光控制镀膜玻璃。由于能产生低辐射性能的膜层材料都可采用此法,所以也可以生产低辐射镀膜玻璃,但此法生产的镀膜玻璃的均匀性还有待于进一步提高。3膜法工业需要为建筑主要的一些新技术的发展通辽玻璃厂是国家大型平板玻璃企业,生产规模为日熔量400t/d,主要生产蓝、茶、绿、无色透明等系列的浮法玻璃及加工玻璃制品。稳定的生产条件和良好的工艺操作水平为在线镀膜技术的实施提供了保证。80年代作为电浮法在线镀膜技术的生产基地,曾为社会贡献了大量的彩色阳光控制镀膜玻璃,并积累了很多的生产经验浮法在线镀膜玻璃是高品质、高附加值的浮法玻璃深加工产品。对浮法线的生产稳定性、工艺参数的控制、浮法玻璃表面质量要求都很高前两项在线镀膜技术是在锡槽内完成的,后一项技术是在退火窑实施的。因此对熔窑、锡槽和退火窑提出了很高的要求。(1)锡槽两侧横向温差要小于3℃,波动不能大。在镀膜工艺参数中,温度是一个很重要的指标。温度变化,膜层厚度随之改变,光热性能参数也不一样。(2)锡槽内保护气体量要足够、密封性要好、槽压要高。O2、SO2含量要低于规定的标准;尽量减少锡液的氧化,保证玻璃表面清洁无污染;使膜层镀在真正新鲜的玻璃表面。(3)熔化部、冷却部的温度、窑压、液面一定要稳定,尤其在镀膜期间不能有波动。以免因生产工艺制度的变化造成玻璃带的摆偏、厚薄差大,使镀膜玻璃的横向均匀性受到影响。(4)退火窑密封要好、玻璃板上与板下的温差要尽可能的小。(5)锡槽与退火窑的热气流分布要均匀,不紊乱,避免回流。(6)玻璃板上不能有夹杂物,气泡等缺陷。玻璃表面经过镀膜处理,会把这些缺陷放大,造成不合格品。(7)镀膜玻璃对光学变化的要求很严。因为镀膜玻璃要在建筑上使用,光线从不同的角度照射,膜层的宏观均匀性很重要的在新的浮法玻璃标准中规定用于镀膜的浮法玻璃基片要符合制镜级的规定。通辽玻璃厂一直致力于玻璃新品种、新技术的研究开发,我们