隨著建筑、汽車、裝飾裝修、家具、信息產(chǎn)業(yè)技術(shù)等行業(yè)的發(fā)展和人們對生活空間環(huán)境要求的提高，人們對玻璃的節(jié)能環(huán)保功能指標(biāo)也有了較高的要求，其中玻璃功能的改變，也主要采用鍍膜方式實現(xiàn)對玻璃的功能要求。
鍍膜玻璃也稱反射玻璃。鍍膜玻璃是在玻璃表面涂鍍一層或多層金屬、合金或金屬化合物薄膜，以改變玻璃的光學(xué)性能，滿足某種特定要求。鍍膜玻璃按產(chǎn)品的不同特性，可分為以下幾類：熱反射玻璃、低輻射玻璃（Low-E）、導(dǎo)電膜玻璃等。熱反射玻璃一般是在玻璃表面鍍一層或多層諸如鉻、鈦或不銹鋼等金屬或其化合物組成的薄膜，使產(chǎn)品呈豐富的色彩，對于可見光有適當(dāng)?shù)耐干渎�，對紅外線有較高的反射率，對紫外線有較高吸收率，主要用于建筑和玻璃幕墻；低輻射玻璃是在玻璃表面鍍由多層銀、銅或錫等金屬或其化合物組成的薄膜系，產(chǎn)品對可見光有較高的透射率，對紅外線有很高的反射率，具有良好的隔熱性能，主要用于建筑和汽車、船舶等交通工具，由于膜層強(qiáng)度較差，一般都制成中空玻璃使用；導(dǎo)電膜玻璃是在玻璃表面涂敷氧化銦錫等導(dǎo)電薄膜，可用于玻璃的加熱、除霜、除霧以及用作液晶顯示屏等
低碳和節(jié)能是現(xiàn)在及未來社會對所有企業(yè)的主導(dǎo)思想，這種趨勢推動了玻璃鍍膜技術(shù)的快速發(fā)展。玻璃鍍膜的方法很多，主要有真空磁控濺射法、真空蒸發(fā)法、化學(xué)氣相沉積法以及溶膠—凝膠法等。磁控濺射鍍膜玻璃利用磁控濺射技術(shù)可以設(shè)計制造多層復(fù)雜膜系，可在白色的玻璃基片上鍍出多種顏色，膜層的耐腐蝕和耐磨性能較好，是目前生產(chǎn)和使用最多的產(chǎn)品之一。真空蒸發(fā)鍍膜玻璃的品種和質(zhì)量與磁控濺射鍍膜玻璃相比均存在一定差距，已逐步被真空濺射法取代�；瘜W(xué)氣相沉積法是在浮法玻璃生產(chǎn)線上通入反應(yīng)氣體在灼熱的玻璃表面分解，均勻地沉積在玻璃表面形成鍍膜玻璃。該方法的特點是設(shè)備投入少、易調(diào)控，產(chǎn)品成本低、化學(xué)穩(wěn)定性好，可進(jìn)行熱加工，是目前最有發(fā)展前途的生產(chǎn)方法之一。溶膠—凝膠法生產(chǎn)鍍膜玻璃工藝簡單，穩(wěn)定性也好，不足之處是產(chǎn)品光透射比太高，裝飾性較差。
1998年我國開始實施的《節(jié)約能源法》第37條規(guī)定“建筑物的設(shè)計和建造應(yīng)當(dāng)采用節(jié)能型建筑結(jié)構(gòu)材料、器具和產(chǎn)品，提高保溫隔熱性能，減少采暖、制冷、照明的能耗”。因此，具有優(yōu)良節(jié)能保溫性能的LOW-E玻璃在這種形勢下脫穎而出。Low-E玻璃能有效阻擋遠(yuǎn)紅外熱輻射性能，并可根據(jù)需要限制太陽直接輻射，是目前公認(rèn)的理想門窗玻璃材料之一。低輻射膜本質(zhì)上是一種透明導(dǎo)電薄膜，在可見光有良好的透光性，對紅外光有很高的反射性。從低輻射膜種類來看，目前主要分為兩類:一種是以電介質(zhì)/金屬/電介質(zhì)為主構(gòu)成的多層復(fù)合膜，但其生產(chǎn)投入的設(shè)備昂貴，成本較高；另一種是以摻雜寬禁帶半導(dǎo)體(如SnO2、TiO2、ZnO等)為主的透明導(dǎo)電單層膜。
LOW-E玻璃生產(chǎn)主要有在線高溫?zé)峤獬练e法和離線真空濺射法；
在線高溫?zé)峤獬练e法：
在線高溫?zé)峤獬练e法Low-E玻璃在美國有多家公司的產(chǎn)品。如PPG公司的 Surgate200，福特公司的Sunglas H.R"P"。這些產(chǎn)品是在浮法玻璃冷卻工藝過程中完成的。液體金屬或金屬粉沫直接噴射到熱玻璃表面上，隨著玻璃的冷卻，金屬膜層成為玻璃的一部分。因此，該膜層堅硬耐用。這種方法生產(chǎn)的Low-E玻璃具有許多優(yōu)點：它可以熱彎，鋼化，不必在中空狀態(tài)下使用，可以長期儲存。它的缺點是熱學(xué)性能比較差，除非膜層非常厚，否則其"u"值只是濺射法Low-E鍍膜玻璃的一半。如果想通過增加膜厚來改善其熱學(xué)性能，那么其透明性就非常差。
離線真空濺射法：
離線法生產(chǎn)Low-E玻璃，是目前國際上普遍采用真空磁控濺射鍍膜的技術(shù)。和高溫?zé)峤獬练e法不同，濺射法是離線的。濺射法生產(chǎn)Low－E玻璃，具有如下特點：
由于有多種金屬靶材選擇，及多種金屬靶材組合，因此，濺射法生產(chǎn)Low-E玻璃可有多種配置。在顏色及純度方面，濺射鍍也優(yōu)于熱噴鍍，而且，由于是離線法，在新產(chǎn)品開發(fā)方面也較靈活。最主要的優(yōu)點還在于濺射生產(chǎn)的Low-E中空玻璃其"u"值優(yōu)于熱解法產(chǎn)品的"u"值，但是它的缺點是氧化銀膜層非常脆弱，所以它不可能象普通玻璃一樣使用。它必須要做成中空玻璃，且在未做成中空產(chǎn)品以前，也不適宜長途運輸。
浮法玻璃在線鍍膜技術(shù)是在原片玻璃生產(chǎn)線上設(shè)置鍍膜室，把鍍膜設(shè)備作為生產(chǎn)線的組成部分，當(dāng)玻璃處于鍍膜溫度時，讓其通過鍍膜室進(jìn)行鍍膜，然后進(jìn)入退火裝置退火，制成玻璃。20世紀(jì)70年代，英國皮爾金頓公司最早利用CVD法實現(xiàn)浮法在線鍍熱反射膜，而目前仍在應(yīng)用于浮法在線鍍SnO2膜，以此制備透明導(dǎo)電膜(ITO、FTO)和低輻射Low—E膜。在線鍍膜技術(shù)的優(yōu)點主要有:生產(chǎn)過程簡單，成本低廉；產(chǎn)品規(guī)格豐富多樣；生產(chǎn)效率高；耗能低；熱解高溫膜性能穩(wěn)定；產(chǎn)品經(jīng)久耐用。在線鍍膜技術(shù)中尤以CVD法得到的薄膜質(zhì)量最好，具有膜層均勻、性能穩(wěn)定的優(yōu)點，且用此法污染問題比其它方法較少。在線鍍膜玻璃外形美觀，控光能力強(qiáng)，已成為現(xiàn)代建筑中不可缺少的、具有獨特性能的建筑材料，其投入少、產(chǎn)品附加值高，生產(chǎn)方式靈活。另外，在線鍍膜法適應(yīng)范圍廣，可用半連續(xù)、連續(xù)生產(chǎn)過程，能在垂直引上、水平壓延、平拉及浮法生產(chǎn)線中實現(xiàn)在線生產(chǎn)。對于陷入困境的玻璃企業(yè)來說，利用在線鍍膜技術(shù)生產(chǎn)具有優(yōu)良光學(xué)性能的鍍膜玻璃是企業(yè)擺脫困境的有效途徑�？梢灶A(yù)見，在當(dāng)今節(jié)能要求越來越高的時代，會有更多的工廠利用在線鍍膜技術(shù)大規(guī)模地生產(chǎn)出品種繁多的隔熱和遮陽玻璃，以滿足建筑物節(jié)能和裝飾業(yè)的需要！
無論是普通玻璃的鍍膜還是ITO、FTO、LOW-E等有特性要求的玻璃，拓展玻璃功能的鍍膜技術(shù)都迎來了機(jī)會和挑戰(zhàn)。為了降低成本占領(lǐng)市場，玻璃鍍膜的化學(xué)品和技術(shù)成了世界各國共同關(guān)注的焦點。
浮法玻璃在線鍍膜對鍍膜原料主要有如下幾個要求：
1、要求原料為氣體或易于氣化的液體，且反應(yīng)溫度不宜太高或太低。反應(yīng)溫度若過高，超過了玻璃帶本身的溫度，則無法在玻璃帶內(nèi)靠玻璃本身的熱量完成反應(yīng)，若反應(yīng)溫度過低，反應(yīng)先驅(qū)體在氣化或輸運過程中就開始反應(yīng)，則會消耗大量反應(yīng)物，并且在玻璃表面容易生成大量粉末，降低鍍膜質(zhì)量；
2、反應(yīng)的最終產(chǎn)物應(yīng)該只有固態(tài)薄膜和氣態(tài)尾氣，固態(tài)薄膜沉積在玻璃基板上，氣態(tài)尾氣通過排氣系統(tǒng)排出；
3、氣態(tài)尾氣對環(huán)境沒有污染或很容易降解回收；
4、對鍍膜的原料一般要求主成分含量非常高，因為低含量的玻璃鍍膜劑，容易導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)“麻點”，高蝕間隔帶，直線放射型的缺劃或電阻偏高帶，微晶溝縫等現(xiàn)象，導(dǎo)致玻璃產(chǎn)品的檔次降低，影響玻璃加工企業(yè)的質(zhì)量和信譽(yù)。因此，非專業(yè)生產(chǎn)廠家的化學(xué)品均不宜作為玻璃鍍膜化學(xué)劑。
對于玻璃鍍膜化學(xué)品的選擇及其使用效果分析： 四氯化錫（TTC） 無色透明液體，熔點-33℃，沸點114.1℃，密度2.226g/cm3,錫含量45%，遇 少量水會水解而發(fā)煙，產(chǎn)生結(jié)晶，遇大量水，會產(chǎn)生白色沉淀而變?yōu)槿榘咨�。TTC制備工藝成熟，價格低廉，在有氟源摻雜的情況下，使鍍膜玻璃產(chǎn)品具有較高的紅外反射率。按5mm，板速420米/小時、有效鍍膜板寬2250mm計算，轉(zhuǎn)化利用率在50%左右，單位面積消耗四氯化錫50--100克/平方米。做導(dǎo)電涂層，廣泛用于液晶顯示屏，薄膜太陽能電池。浮法在線鍍SnO2膜，是采用四氯化錫的水解反應(yīng)，以氮氣為載體，四氯化錫和氮氣以及水蒸氣和氮氣分別進(jìn)入恒溫可控管中，再從狹長的噴口噴出，四氯化錫和水蒸氣混合，在600℃左右發(fā)生水解反應(yīng)，并在浮法玻璃表面以一定的速度沉積形成SnO2膜。然而TTC，碰到水會因水解而發(fā)煙，產(chǎn)生結(jié)晶，使特定區(qū)域的涂層不均勻，繼而在涂層的過程中造成玻璃出現(xiàn)“麻點”， 微晶溝縫等現(xiàn)象，另外由于結(jié)晶引起的原料浪費，設(shè)備的堵塞，給運輸和包裝也帶來高成本的代價。 單丁基三氯化錫（MBTC） 清澈、淺褐色液體，久放后顏色變成灰黑色液體，結(jié)晶點-63℃，沸點226℃， 比重1.72g/ml，錫含量41%。MBTC常溫下比較穩(wěn)定，操作使用比較方便。含量99%的MBTC可作LOW-E玻璃鍍膜，TCO光伏玻璃鍍膜化學(xué)品。95%含量的MBTC主要用于玻璃容器表面的熱端涂層，啤酒瓶熱端噴涂液。噴涂鍍膜時，單丁基三氯化錫和三氟乙酸均用氮氣作為載氣分別在特定的溫度下進(jìn)行氣化，再加入一定量的O2和H2O作為CVD反應(yīng)的氧化劑和催化劑，混合后，在600℃左右發(fā)生水解反應(yīng)，并在浮法玻璃表面以一定的速度沉積形成SnO2膜。這樣可以生產(chǎn)出低電阻，較高的可見光透射率，較低的反射率、良好外觀等的特定性能玻璃。按5mm，板速420米/小時、有效鍍膜板寬2250mm計算，錫轉(zhuǎn)化率68%，MTBC消耗量30-80克/平方米。相比于四氯化錫鍍膜而言，鍍膜質(zhì)量更加優(yōu)秀些，但是不可避免的缺點是MBTC錫含量僅41%，在玻璃節(jié)能方面比TTC效果稍差，且久放后灰黑色的MTBC，對玻璃鍍膜，不能應(yīng)用于Low-E玻璃，只能應(yīng)用于彩色容器玻璃。MBTC遇水后，也會發(fā)生生成單丁基氧化錫的現(xiàn)象，而導(dǎo)致玻璃出現(xiàn)“麻點”，高蝕間隔帶，微晶溝縫等現(xiàn)象，從而影響玻璃質(zhì)量。 二甲基氯化錫（DMTC） 白色結(jié)晶體，熔點107℃，沸點188℃，比重1.9g/cm3，錫含量53%。按5mm， 板速420米/小時、有效鍍膜板寬2250mm計算，轉(zhuǎn)化率80%以上，DMTC消耗,10--30克/平米，尾氣中氯化氫的含量少，對高溫鍍膜設(shè)備腐蝕小，鍍膜速度相對于TTC,MBTC更加快速。高含量DMTC固體應(yīng)用于Low-E玻璃鍍膜材料，TCO光伏玻璃鍍膜，高端玻璃瓶以及高端工藝玻璃熱端噴涂，相對于使用TTC、MBTC鍍膜的玻璃產(chǎn)品，其隔熱節(jié)能效果，耐劃傷能行，玻璃增強(qiáng)性能最好，具有更高的透光率，更低的熱輻射率。由于DMTC高溫下汽化效果更好，且與水作用互溶，不會有渾濁現(xiàn)象，能最大幅度的減少玻璃表面“麻點”，高蝕間隔帶，直線放射型的缺劃或電阻偏高帶，微晶溝縫等現(xiàn)象。尤其對于工藝玻璃，使用特殊的工藝能使其能夠具有獨特虹膜光學(xué)特性。DMTC在鍍膜應(yīng)用中的優(yōu)勢，源于對工藝和設(shè)備的要求比較高，照這種規(guī)律今后其將成為TTC，MBTC鍍膜化學(xué)品的替代品。依據(jù)當(dāng)前國際上著名的LOW-E玻璃生產(chǎn)企業(yè)都已經(jīng)開始逐漸用DMTC替代原始的錫源（TTC,MBTC）的發(fā)展趨勢，今后玻璃鍍膜應(yīng)用的一個最重要的發(fā)展方向就是使用DMTC替代原始的錫源（TTC,MBTC）鍍膜的一個過程。
目前，國際市場上供應(yīng)的玻璃鍍膜化學(xué)品，最為優(yōu)秀的是美國阿科瑪公司和中國南通艾德旺化工有限公司，他們生產(chǎn)的鍍膜劑含量均在99%以上，而且生產(chǎn)工藝成熟，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，被大多數(shù)知名玻璃企業(yè)，如：日本旭哨子、英國皮爾金頓、福建旗濱等所采用。
玻璃表面鍍膜技術(shù)還有許多，利用各種鍍膜技術(shù)制備不同功能膜的研究和生產(chǎn)現(xiàn)在已成為玻璃行業(yè)的熱點，各種鍍膜方法各有優(yōu)缺點，不能一概而論說哪種方法最好，選擇何種鍍膜方法，應(yīng)根據(jù)需要的薄膜種類和性能、產(chǎn)品的形狀尺寸和規(guī)模、設(shè)備投資和成本、現(xiàn)有技術(shù)條件以及將來技術(shù)發(fā)展趨勢等來綜合考慮。 |
