CN109734331A - 一种可单片使用减反射低辐射玻璃及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种可单片使用减反射低辐射玻璃及其制备方法，其中，可单片使用减反射低辐射玻璃依次包括：玻璃原片、多个电介质层、红外隔热层、多个保护层；其中，相邻两电介质层为高折射率材料和低折射率材料互搭，起到减反射作用，所述红外隔热层为氧化铟锡，起到低辐射作用。同时，由于氧化铟锡材料不会被空气氧化，所以即便该玻璃暴露在空气中，直接单片使用，其膜层也不会被氧化。
Description
技术领域
本发明涉及节能玻璃领域，特别涉及一种可单片使用减反射低辐射玻璃及其制备方法。
背景技术
传统离线低辐射玻璃由于其膜层含有Ag层，Ag层容易被氧化，膜层不能直接暴露在空气中，导致传统离线低辐射玻璃不可单片使用，必须和另外一块玻璃板配合，膜面朝内形成中空玻璃才能够使用，这种方式大大妨碍了传统离线低辐射玻璃的应用。此外，传统的减反射玻璃无法阻隔红外光线，起不到降低辐射的作用。
发明内容
本发明的主要目的是提出一种可单片使用减反射低辐射玻璃，旨在提供一种新的特种玻璃，在具有减反射、低辐射性能的同时，还能够单片使用。
为实现上述目的，本发明提出可单片使用减反射低辐射玻璃，所述可单片使用减反射低辐射玻璃依次包括：玻璃原片、多个电介质层、红外隔热层、多个保护层；其中，相邻两电介质层为高折射率材料和低折射率材料互搭，起到减反射作用，所述红外隔热层为氧化铟锡，起到低辐射作用。
可选地，所述可单片使用减反射低辐射玻璃依次包括：玻璃原片、第一电介质层、第二电介质层、第三电介质层、第四电介质层、第五电介质层、第六电介质层、第七电介质层、红外隔热层、第一保护层、第二保护层。
可选地，所述第一电介质层为高折射率材料、所述第二电介质层为低折射率材料、所述第三电介质层为高折射率材料、所述第四电介质层为低折射率材料、所述第五电介质层为高折射率材料、所述第六电介质层为低折射率材料、所述第七电介质层为高折射率材料。
可选地，所述第一电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为13nm～19nm；
所述第二电介质层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为25nm～35nm；
所述第三电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为120nm～135nm；
所述第四电介质层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为10nm～20nm；
所述第五电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为50nm～60nm；
所述第六电介质层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为0nm～6nm；
所述第七电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为50nm～70nm；
所述红外隔热层的厚度为15nm～60nm；
所述第一保护层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为60nm～80nm；
所述第二保护层为氮化硅铝，其厚度为3nm～10nm。
可选地，所述第一电介质层的厚度为15nm～17nm；
所述第二电介质层的厚度为29nm～32nm；
所述第三电介质层的厚度为125nm～130nm；
所述第四电介质层的厚度为13nm～17nm；
所述第五电介质层的厚度为53nm～57nm；
所述第六电介质层的厚度为2nm～4nm；
所述第七电介质层的厚度为55nm～65nm；
所述红外隔热层的厚度为25nm～45nm；
所述第一保护层的厚度为65nm～75nm；
所述第二保护层的厚度为4nm～6nm。
可选地，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面和膜面的可见光反射率均＜5％，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的可见光透过率相对于玻璃原片增透＞1％。
可选地，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面和膜面的颜色均为中性色，玻面和膜面的颜色值均为-2.3≤a*≤1、-4≤b*≤1.5。
可选地，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的U值≤3.6W/m2·K。
可选地，所述可单片使用减反射低辐射玻璃在波长300nm处的紫外线透过率≤5％。
本发明还提出一种玻璃制造方法，用于制造上述的可单片使用减反射低辐射玻璃，所述玻璃制造方法包括以下步骤：
S1、清洗玻璃原片，干燥后置于磁控溅射区；
S2、在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极溅射沉积多个电介质层；
S3、在氩气氛围中，双极性脉冲电源加双阴极***溅射沉积红外隔热层；
S4、在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极溅射沉积多个保护层。
本发明的可单片使用减反射低辐射玻璃是一种在玻璃表面沉积多层高折射率和低折射率交替叠加材料和一层阻隔红外光线的氧化铟锡材料，使太阳光中的可见光能够增透过、减反射，又像红外线反射镜一样，将太阳光中的电子辐射、紫外线和红外线排除在外，同时将物体二次辐射热反射回去的特种玻璃。通过使用可单片使用减反射低辐射玻璃，可以得到降低太阳红外热能总透射比gIR、节约能源、调节玻璃隔热性能、改善及保护人体居住环境和减少周围光污染的效果。同时，由于氧化铟锡材料不会被空气氧化，所以即便该玻璃暴露在空气中，直接单片使用，其膜层也不会被氧化。
附图说明
图1为本发明可单片使用减反射低辐射玻璃一实施例的结构图。
附图标号说明：
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。应当理解，此处描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
另外，本发明技术方案使用颜色模型(Lab)作为色标，颜色模型(Lab)是基于人对颜色的感觉建立起来的模型，Lab中的数值描述正常视力的人能够看到的所有颜色。Lab色彩模型是由亮度(L)和颜色值a*、b*共三个要素组成。其中，L表示亮度(Luminosity)，a*表示从洋红色至绿色的范围，b*表示从黄色至蓝色的范围。
本发明提供一种可单片使用减反射低辐射玻璃。
所述可单片使用减反射低辐射玻璃依次包括：玻璃原片、多个电介质层、红外隔热层、多个保护层。其中，相邻两电介质层为高折射率材料和低折射率材料互搭，起到减反射作用，所述红外隔热层为氧化铟锡，起到低辐射作用。多个保护层起到保护膜面的作用。
本发明的可单片使用减反射低辐射玻璃是一种在玻璃表面沉积多层高折射率和低折射率交替叠加材料和一层阻隔红外光线的氧化铟锡材料，使太阳光中的可见光能够增透过、减反射，又像红外线反射镜一样，将太阳光中的电子辐射、紫外线和红外线排除在外，同时将物体二次辐射热反射回去的特种玻璃。通过使用可单片使用减反射低辐射玻璃，可以得到降低太阳红外热能总透射比gIR、节约能源、调节玻璃隔热性能、改善及保护人体居住环境和减少周围光污染的效果。同时，由于氧化铟锡材料不会被空气氧化，所以即便该玻璃暴露在空气中，直接单片使用，其膜层也不会被氧化。
可选地，在一实施例中，如图1所示，所述可单片使用减反射低辐射玻璃100依次包括：玻璃原片10、第一电介质层21、第二电介质层22、第三电介质层23、第四电介质层24、第五电介质层25、第六电介质层26、第七电介质层27、红外隔热层30、第一保护层28、第二保护层29。第一至第七电介质层中的相邻两电介质层为高折射率材料和低折射率材料互搭，起到减反射作用。同时设置第一至第七电介质，减反射效果较好，过多的电介质层会增加生产成本，过少的电介质层会导致减反射效果不好。
具体地，在一实施例中，所述第一电介质层21为高折射率材料、所述第二电介质层22为低折射率材料、所述第三电介质层23为高折射率材料、所述第四电介质层24为低折射率材料、所述第五电介质层25为高折射率材料、所述第六电介质层26为低折射率材料、所述第七电介质层27为高折射率材料。如此高折射率材料和低折射率材料互搭，起到减反射作用。
需要说明的是，所述高折射率材料的折射率范围为2.0～2.5；所述低折射率材料的折射率的范围为1.5～1.9。
可选地，在一实施例中，如图1所示，所述第一电介质层21为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为13nm～19nm；所述第二电介质层22为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为25nm～35nm；所述第三电介质层23为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为120nm～135nm；所述第四电介质层24为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为10nm～20nm；所述第五电介质层25为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为50nm～60nm；所述第六电介质层26为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为0nm～6nm；所述第七电介质层27为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为50nm～70nm；所述红外隔热层30的厚度为15nm～60nm；所述第一保护层28为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为60nm～80nm；所述第二保护层9为氮化硅铝，其厚度为3nm～10nm。
氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛是高折射率材料，氧化硼硅、氧化硅铝为低折射率材料，高折射率材料和低折射率材料互搭，可以起到减反射作用。同时氧化硼硅、氧化硅铝的硬度较好，氮化硅铝的硬度更好，氧化硼硅、氧化硅铝、氮化硅铝作为保护层，可以防止膜层结构受到损伤。此外各层按照如上厚度设置，可以获得较佳的减反射、低辐射性能。
优选地，所述第一电介质层21的厚度为15nm～17nm；所述第二电介质层22的厚度为29nm～32nm；所述第三电介质层23的厚度为125nm～130nm；所述第四电介质层24的厚度为13nm～17nm；所述第五电介质层25的厚度为53nm～57nm；所述第六电介质层26的厚度为2nm～4nm；所述第七电介质层27的厚度为55nm～65nm；所述红外隔热层30的厚度为25nm～45nm；所述第一保护层28的厚度为65nm～75nm；所述第二保护层29的厚度为4nm～6nm。各层按照如上厚度设置，可以获得更佳的减反射、低辐射性能。
所述可单片使用减反射低辐射玻璃100的玻面和膜面的可见光反射率均＜5％，所述可单片使用减反射低辐射玻璃100的可见光透过率相对于玻璃原片增透＞1％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃100的玻面和膜面的颜色均为中性色，玻面和膜面的颜色值均为-2.3≤a*≤1、-4≤b*≤1.5。
所述可单片使用减反射低辐射玻璃100的玻面在波长为800nm处的反射率不得低于10％、在波长为900nm处的反射率不得低于15％，膜面在波长为800nm处的反射率不得低于12％、在波长为900nm处的反射率不得低于20％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃的U值≤3.6W/m2·K。其中，U值的定义为，当玻璃组件的两侧温差为1℃时，单位时间内从单位面积玻璃组件一侧空气到另一侧空气的传输热量。所述可单片使用减反射低辐射玻璃100在波长300nm处的紫外线透过率≤5％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃100可阻隔对人体有害的电子辐射和紫外线、可单片使用、可进行钢化、热弯等强化处理。
本发明还提出一种玻璃制造方法，用于制造本发明的可单片使用减反射低辐射玻璃，所述玻璃制造方法包括以下步骤：
S1、清洗玻璃原片，干燥后置于磁控溅射区；
S2、在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极溅射沉积多个电介质层；
S3、在氩气氛围中，双极性脉冲电源加双阴极***溅射沉积红外隔热层；
S4、在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极溅射沉积多个保护层。
具体地，在一实施例中，先将玻璃原片清洗，干燥后置于磁控溅射区。在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极在玻璃的一表面溅射沉积第一至第七电介质层。在氩气氛围中，双极性脉冲电源加双阴极***在第七电介质层的表面上溅射沉积红外隔热层。最后，在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极在红外隔热层的表面溅射沉积第一和第二个保护层。
下面结合具体的实施例对本发明的可单片使用减反射低辐射玻璃及其制造方法作进一步的说明。需要说明的是，在以下实施例中，氧化钛、氧化铌、氧化锆、氧化铌钛、氧化硼硅、氧化硅铝、氧化铟锡、氮化硅铝分别用TiOx、ZrOx、TiNbOx、SiBOx、SiAlOx、ITO、SiAlNx表示。
实施例1
该可单片使用减反射低辐射玻璃的结构依次包括：
玻璃原片；
第一电介质层为TiOx，厚度为16nm；
第二电介质层为SiBOx，厚度为30nm；
第三电介质层为TiOx，厚度为125nm；
第四电介质层为SiBOx，厚度为15nm；
第五电介质层为TiOx，厚度为55nm；
第六电介质层为SiBOx，厚度为3nm；
第七电介质层为TiOx，厚度为60nm；
红外隔热层为ITO，厚度为30nm。
第一保护层为SiBOx，厚度为70nm；
第二保护层为SiAlNx，厚度为5nm。
上述各膜层具体制造工艺为：
TiOx层沉积采用中频电源加旋转阴极在氩氧氛围中进行，真空磁控溅射设备功率为70～90kW，中频电源频率为40kHz。
SiBOx层沉积采用中频电源加旋转阴极在氩氧氛围中进行，真空磁控溅射设备功率为50～60kW，中频电源频率为40kHz。
ITO层沉积采用双极性脉冲电源加双阴极***在氩气氛围中进行，真空磁控溅射设备功率为40kW。
SiAlNx层沉积采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积，真空磁控溅射设备功率为50～65kW，中频电源频率为40kHz。
该可单片使用减反射低辐射玻璃光学性能和热学性能如下：
该可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面可见光反射率为4.81％，膜面的可见光反射率为4.32％所述可单片使用减反射低辐射玻璃的可见光透过率相对于玻璃原片增透1.60％；该可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面和膜面的颜色均为中性色，玻面的颜色值为a*＝-2.00，b*＝-2.24，膜面的颜色值均为a*＝0.40，b*＝1.43。所述可单片使用减反射低辐射玻璃的U值为3.31，玻面在波长为800nm处的反射率为10％、在波长为900nm处的反射率为15％，膜面在波长为800nm处的反射率为12％、在波长为900nm处的反射率为20％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃在波长300nm处的紫外线透过率为5％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃可单片使用、可进行钢化、热弯等强化处理。
实施例2
该可单片使用减反射低辐射玻璃的结构依次包括：
玻璃原片；
第一电介质层为TiOx，厚度为17nm；
第二电介质层为SiBOx，厚度为32nm；
第三电介质层为TiOx，厚度为130nm；
第四电介质层为SiBOx，厚度为20nm；
第五电介质层为TiOx，厚度为57nm；
第六电介质层为SiBOx，厚度为5nm；
第七电介质层为TiOx，厚度为65nm；
红外隔热层为ITO，厚度为35nm；
第一保护层为SiBOx，厚度为75nm；
第二保护层为SiAlNx，厚度为4nm。
上述各膜层具体制造工艺为：
TiOx层沉积采用中频电源加旋转阴极在氩氧氛围中进行，真空磁控溅射设备功率为70～90kW，中频电源频率为40kHz。
SiBOx层沉积采用中频电源加旋转阴极在氩氧氛围中进行，真空磁控溅射设备功率为50～60kW，中频电源频率为40kHz。
ITO层沉积采用双极性脉冲电源加双阴极***在氩气氛围中进行，真空磁控溅射设备功率为40kW。
SiAlNx层沉积采用中频电源加旋转阴极在氩氮氛围中溅射沉积，真空磁控溅射设备功率为50～65kW，中频电源频率为40kHz。
该种建筑用可单片使用减反射低辐射玻璃光学性能和热性能如下：
该可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面可见光反射率为4.78％，膜面的可见光反射率为4.43％；所述可单片使用减反射低辐射玻璃的可见光透过率相对于玻璃原片增透1.67％；该可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面和膜面的颜色均为中性色，玻面的颜色值为a*＝0.40，b*＝1.01，膜面的颜色值均为a*＝-2.23，b*＝1.23。所述可单片使用减反射低辐射玻璃的U值为3.31，玻面在波长为800nm处的反射率为10％、在波长为900nm处的反射率为15％，膜面在波长为800nm处的反射率为12％、在波长为900nm处的反射率为20％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃在波长300nm处的紫外线透过率为5％。所述可单片使用减反射低辐射玻璃可单片使用、可进行钢化、热弯等强化处理。
其他实施例可以参照实施例1和2，在此不再赘述。其他实施例的具体各项参数和性能见表1和表2。
表1各实施例的膜层成分及厚度
表2各实施例的性能参数
利用TiOx、SiBOx、SiAlNx、ITO材料等特有的耐热性能及热处理前后光学性能稳定性，让新材料TiOx、与SiBOx呈对称高低折射率配搭叠加，结合SiAlNx材料使得其能够更好的适应热处理时的高温及耐磨。
多个电介质层为减反射膜层，同时起着连接玻璃和红外隔热层的作用，与玻璃之间粘接性能好，并缓解了整个红外隔热层的内部应力，提升玻璃抗划伤、耐磨和抗腐蚀的性能。电介质层采用频率为40kHz、具有良好灭弧性能的中频电源加旋转阴极溅射形成，折射率良好匹配，使产品的反射率和透过率达到理想值。
本发明的可单片使用减反射低辐射玻璃具有独特的膜层结构，具有低辐射率、高耐热性的优点，膜层不怕被氧化，可单片使用；能进行钢化、热弯和弯钢化等强化处理；能满足在异地加工、切割、掰片、磨边、钻孔、清洗等后续加工的要求，便于广泛推广。
以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述可单片使用减反射低辐射玻璃依次包括：玻璃原片、多个电介质层、红外隔热层、多个保护层；其中，相邻两电介质层为高折射率材料和低折射率材料互搭，起到减反射作用，所述红外隔热层为氧化铟锡，起到低辐射作用。
2.如权利要求1所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述可单片使用减反射低辐射玻璃依次包括：玻璃原片、第一电介质层、第二电介质层、第三电介质层、第四电介质层、第五电介质层、第六电介质层、第七电介质层、红外隔热层、第一保护层、第二保护层。
3.如权利要求2所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述第一电介质层为高折射率材料、所述第二电介质层为低折射率材料、所述第三电介质层为高折射率材料、所述第四电介质层为低折射率材料、所述第五电介质层为高折射率材料、所述第六电介质层为低折射率材料、所述第七电介质层为高折射率材料。
4.如权利要求3所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，
所述第一电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为13nm～19nm；
所述第二电介质层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为25nm～35nm；
所述第三电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为120nm～135nm；
所述第四电介质层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为10nm～20nm；
所述第五电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为50nm～60nm；
所述第六电介质层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为0nm～6nm；
所述第七电介质层为氧化钛、氧化铌、氧化锆或氧化铌钛的其中一种，其厚度为50nm～70nm；
所述红外隔热层的厚度为15nm～60nm；
所述第一保护层为氧化硼硅、氧化硅铝的其中一种，其厚度为60nm～80nm；
所述第二保护层为氮化硅铝，其厚度为3nm～10nm。
5.如权利要求4所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，
所述第一电介质层的厚度为15nm～17nm；
所述第二电介质层的厚度为29nm～32nm；
所述第三电介质层的厚度为125nm～130nm；
所述第四电介质层的厚度为13nm～17nm；
所述第五电介质层的厚度为53nm～57nm；
所述第六电介质层的厚度为2nm～4nm；
所述第七电介质层的厚度为55nm～65nm；
所述红外隔热层的厚度为25nm～45nm；
所述第一保护层的厚度为65nm～75nm；
所述第二保护层的厚度为4nm～6nm。
6.如权利要求1至5任一项所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面和膜面的可见光反射率均＜5％，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的可见光透过率相对于玻璃原片增透＞1％。
7.如权利要求1至5任一项所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的玻面和膜面的颜色均为中性色，玻面和膜面的颜色值均为-2.3≤a*≤1、-4≤b*≤1.5。
8.如权利要求1至5任一项所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述可单片使用减反射低辐射玻璃的U值≤3.6W/m2·K。
9.如权利要求1至5任一项所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，所述可单片使用减反射低辐射玻璃在波长300nm处的紫外线透过率≤5％。
10.一种玻璃制造方法，用于制造如权利要求1至9任一项所述的可单片使用减反射低辐射玻璃，其特征在于，包括以下步骤：
S1、清洗玻璃原片，干燥后置于磁控溅射区；
S2、在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极溅射沉积多个电介质层；
S3、在氩气氛围中，双极性脉冲电源加双阴极***溅射沉积红外隔热层；
S4、在氩氮或氩氧氛围中，中频电源加旋转阴极溅射沉积多个保护层。
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