CN112777943B - 一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，包括可独立预设温度的对进入的反应气体在反应器长度方向上可实施独立均匀布气的进气室和钢梁承载体；进气室包括均压空腔和包围均压空腔、由外界控制***控制的用于控制均压空腔内反应气体温度的热媒介质腔；钢梁承载体包括进气室、进气通道、反应室、排气通道、排气室，构成反应气体通道。进气室钢构独立于反应室、排气室的钢构，其通过滑块螺栓与反应室、排气室的钢构连接，连接处设保温材料。本发明实现了进气室和反应室不同温度控制，以及在玻璃带横向方向可均匀布置的排气室，有效提高用于化学气相沉积法镀膜玻璃的工艺可控性和产品质量，适合平板玻璃生产线应用。

Description

一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器

技术领域

本发明涉及平板玻璃生产线在线生产镀膜玻璃领域，具体涉及一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器。

背景技术

镀膜玻璃是建筑节能领域重要的建筑材料之一，它既保留了窗户的透光性能，又发展成为具有能够高效阻隔热量传递功能的玻璃，将镀膜玻璃经过加热钢化制成中空玻璃或真空玻璃，就被赋予普通平板玻璃的特殊的节能、环保、安全和装饰等多项新功能；同时由于镀膜玻璃又可以具有良好的导电和热加工性能，成为太阳能电池和电子产品的基板玻璃。

镀膜玻璃按照制造工艺可分为在线镀膜玻璃和离线镀膜玻璃两种工艺，所谓在线镀膜玻璃就是石英砂等原料通过熔窑熔化澄清制造平板玻璃的过程中，在适合的温度区域内，嫁接上镀膜设备，将镀膜的先驱物通过镀膜设备均匀地喷洒在具有较高温度的玻璃表面上，镀膜先驱物在高温下热解反应，反应物沉积在玻璃板上形成具有一定功能膜层的工艺；而离线镀膜技术目前流行的主要工艺是真空阴极磁控溅射镀膜工艺，是指平板玻璃原片经过洗涤干燥后输送至真空室，在电场和磁场作用下，电离气体而成的离子以一定的速度撞击靶材，激发出靶材离子，最后沉积在玻璃表面上形成具有一定功能的膜层的工艺，这是非常成熟的工艺。在线制造镀膜玻璃和离线制造镀膜玻璃的最大区别在于，在线镀膜玻璃可随意热加工以及制造过程中不需附加能源，而离线镀膜玻璃则需要严格的苛刻条件才能满足要求，需要耗费大量的电能才能制备，因此在线镀膜是发展镀膜玻璃的良好方向。

在线镀膜的核心装备就是在整个玻璃生产线宽度方向上能够均匀实施镀膜的反应器。而在线镀膜实施的主流工艺是嫁接于浮法玻璃生产线上，该浮法玻璃生产线是由原料***、熔窑、锡槽、过渡辊台、退火窑、在线监测***、冷端切裁装箱构成，在线镀膜位置主要在锡槽和退火窑的温度500～700℃的区域，此区域的宽度一般都在4000～5600mm之间，因此这就要求在此处的在线镀膜的主体设备——镀膜反应器，具备良好的热稳定性，良好的刚性，同时具有保持满足反应先驱物所要求温度的进气室和不同于进气室温度要求的反应室，以及在玻璃带横向方向能够均匀布置的排气室。

拥有浮法在线镀膜玻璃技术的公司主要有：英国Pilkington公司、美国PPG公司、法国圣戈班公司、比利时格拉韦伯尔公司以及我国威海中玻新材料技术研发有限公司等。美国PPG和法国圣戈班公司起初的技术都是购买英国皮尔金顿的专利技术发展起来，这三家公司共同的特点都是在锡槽内的还原气氛中布置镀膜设备，而比利时格拉韦伯尔和威海中玻新材料技术研发有限公司的特点是在过渡棍台和退火窑A0区的氧化气氛中布置镀膜设备。

美国专利US4088471A介绍一种用于浮法玻璃生产线锡槽低温段使用的具有U型单通道反应器，该反应器进气室浸没在钢梁的冷却介质水中，由上游块、中心块和下游块直接或间接与钢梁相连接，构成进入气体反应区的U型通道，即气体从进气室经气体分布件，均匀地进入U型通道的上游通道预热达到热解反应前的温度，然后进入到由中心块与热玻璃带构成的U型通道的反应区，反应的废气则通过该U型通道的另一侧进入排气室排除反应区。因此，该装备是利用水温保持进气室的温度恒定在100℃以下，水是钢梁整体的冷却介质，反应区温度控制以绝热垫片调节反应区界面温度，对于硅烷为主体气体分解反应沉积单质硅是非常有效，其优点是适用于小流量、低温度、纯气体的沉积镀膜工艺，缺点是反应区的温度受冷却介质水的影响比较大，反应室温度只能在冷却介质冷却范围内，不能够任意调节控制。

美国专利US4857097A中针对以上不足提出了有关工艺方面的结构改进，例如将U型通道下游块脚趾结构改为圆弧形，以便引入外界气体介质进入，改善镀膜周期，起到非常大的作用，同时将排气室与主钢梁连接在一起，有利于排气室与进气室保持稳定。但是反应区温度控制和进气室的温度控制方面仍然保持原来状态。

美国专利US5065696A介绍一种可实施双U型通道的反应器和单U 型通道的反应器，专利说明书中描述了利用钢件围制成能够成具有冷却介质冷却的承载钢梁横跨在浮法玻璃锡槽两侧，两个没有直接冷却媒介的相对独立的进气室在出口的喷嘴设置布气件，下端是由热传导性能好的中心块件构成并带有促进混合的指板的混合室，使气体从独立的进气室经各自的喷嘴进入混合室混合好后引导至热玻璃带的上表面，中心块的温度由电加热元件控制，未反应或反应产物废气进入排气通道，排气通道内设有排气均匀指板。

美国专利US5286295A介绍了一种四块不同形状的石墨构成单进双排的双U型结构的反应器，专利说明书详细分析了在相同反应时间内，上下游反应区优化的最佳长度，同时也适应了反应气体流量大而反应均匀的问题，为该反应器在实际应用中奠定了理论基础，进气室温度与反应区温度的处理如同美国专利US4088471A相同。

美国专利US9540277B2介绍了一种能够使各种反应物彼此分离、且由四块主体件构成进气通道、布气通道、反应通道和排气通道的单进双排双U型结构反应器，专利详细叙述了进气通道是由主体件、盖板件、挡板件和气体调节件组成的进气均匀布气室，该部分的温度控制主要是依靠主体件中间的冷却管，该冷却管既要满足反应室的温度，又要满足进气温度的需求，控制难度大，使用效果单一，对反应的先驱体物料的要求比较强，同时气体调节件位于进气室气体出口的底部，距离热玻璃板小于10mm，不利于气体均匀性的实施，尤其不利于大流量反应气体镀膜反应的实施。

中国专利ZL201510014233.1提出了一种利用废气余热且具有强化对流传热效果、调节玻璃带表面气流、防止粉尘排气过程回流的浮法在线玻璃常压化学气相沉积镀膜反应器，反应先驱体预混室和废气室设置于保温外壳中，预混室连接镀膜前驱气体进气管，且预混室嵌装在废气室中，通过利用废气余热以及进气室内充分混合强化对流预热反应前驱气体达到降低镀膜反应温度。但是对预混室和废气室的温度没有实现独立控制。

发明内容

针对上述技术问题以及本领域存在的不足之处，本发明提供了一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，包括进气室、钢梁承载体、气体U 型通道和排气室等，可采用化学气相沉积工艺将具有一定功能的薄膜沉积在移动热的玻璃基板上。

一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，包括可独立预设温度的对进入的反应气体在所述反应器长度方向上能够实施独立均匀布气的进气室和钢梁承载体；

所述进气室：

包括均压空腔和包围所述均压空腔、由外界控制***实施控制的用于控制所述均压空腔内反应气体温度的热媒介质腔；

所述均压空腔内设有供反应气体进入的进气管，所述进气管的管壁上沿所述反应器长度方向规则分布多个小孔；

所述均压空腔底部出口处设置具有多个微孔、用于均匀布气的阻尼带，所述阻尼带选***结板或叠孔板，所述叠孔板由纵向设置且交替分布的平带和齿形带组成。

所述钢梁承载体包括：

与所述进气室出口连通、从上至下具有可调温度梯度的进气通道；

与所述进气通道出口以及外界相通、与热玻璃带形成的反应室，其内的反应气体可与所述热玻璃带接触镀膜且浓度和流速均匀；

与所述反应室出口连通、在所述反应器长度方向上能够均匀使反应废气均衡排出的排气通道；

与所述排气通道出口连通、能够排出反应废气的排气室，其四周设有用于控制所述排气室内反应废气温度的冷媒介质腔；

所述进气室、进气通道、反应室、排气通道、排气室构成反应气体通道，其中，所述进气通道、反应室、排气通道构成单U型或双U型通道，反应气体在该通道内经历预热、反应、排出过程；

所述进气室通过非焊接形式(例如，通过压紧装置)与所述钢梁承载体连接，且所述进气室的钢构独立于所述反应室、排气室的钢构。

本发明实现了进气室和反应室不同温度控制，以及在玻璃带横向方向能够均匀布置的排气室，技术思路新颖，有效提高用于化学气相沉积法镀膜玻璃的工艺可控性和产品质量，适合平板玻璃生产线应用。

现有技术和使用的化学气相沉积装置只适用于纯气体或单一的汽化后的气体混合物运行于一定温度下的装置，对于反应混合气体的温度不能够随着不同的原料特性的要求进行调节，反应室温度和进气室温度是相关联的，即反应室温度提高时，进气室的温度也相应提高，容易在进气室产生提前反应，影响镀膜效率和质量。本发明反应器则与已知的化学气相反应沉积装置不同，进气室与进气通道、反应室、排气通道、排气室等相对独立设置，进气室可独立加热，能够更加适应镀膜先驱体原料对镀膜生产的要求，同时本发明反应器还具有在垂直玻璃前进方向，也就是反应器长度方向(在图1中即为与纸面垂直的方向)均匀布气的功能。

作为优选，所述进气室包括均压空腔和包围所述均压空腔、由外界控制***实施控制、用于控制所述均压空腔内反应气体温度的热媒介质腔。所述均压空腔在一定反应气体流量的前提下能够保证在反应器长度方向上压力稳定均衡，且其出口与所述进气通道相连。作为优选，所述均压空腔和热媒介质腔均由厚度不小于5mm的优质碳钢焊接而成，耐压气密性大于0.5MPa/24h。所述热媒介质腔内的热媒介质可为水或导热油，优选为导热油。进一步优选，所述耐温320℃以上的导热油。

作为优选，所述均压空腔内设有供反应气体进入的进气管。所述进气管的直径优选为10～35mm，进一步优选为15～25mm。

所述进气管的管壁上沿所述反应器长度方向规则分布多个小孔，从而可保证在反应器长度方向上压力稳定均衡，布气均匀。所述小孔直径优选为1～5mm，进一步优选为1～3mm，最优选为1.5～2mm，间距优选为5～25 mm，进一步优选为5～15mm，最优选为10mm。

作为优选，所述均压空腔底部出口处设置具有多个微孔、用于均匀布气的阻尼带。所述微孔直径优选为0.2～1.5mm，进一步优选为0.5～0.8mm。所述阻尼带可采用两块固定块夹紧的方式固定于所述均压空腔下端。所述阻尼带的高度优选不低于15mm，进一步优选为20mm，厚度优选为5～25 mm，进一步优选为7～15mm。所述阻尼带优选***结板或叠孔板。所述叠孔板优选由纵向设置且交替分布的平带和齿形带组成。所述平带、齿形带优选为不锈钢材质。所述平带厚度优选为0.05～0.5mm，进一步优选为 0.08～0.15mm，所述齿形带的波峰波谷极差(指齿形带平放时波峰与波谷之间的高度差)优选为0.3～1.5mm，进一步优选为0.5～0.75mm，波峰之间间距优选不大于1.5mm，进一步优选为1.0mm。

作为优选，所述进气通道由第一钢构与上游块、中心块或第一钢构与两块中心块围成，所述第一钢构用于构成所述冷媒介质腔，所述排气室、冷媒介质腔、中心块均位于所述U型通道的内侧，所述中心块位于所述第一钢构下方且与所述第一钢构的间隙可调，从而可调整所述中心块的温度，以满足反应气体在玻璃上表面沉积功能薄膜的条件。第一钢构与中心块之间的间隙可通过添加垫片调整。所述中心块的温度优选为150～500℃，进一步优选为180～380℃。

所述进气通道由上至下温度逐渐升高，形成反应气体的预热通道。所述预热通道的温度优选在50～420℃，进一步优选在100～350℃。所述进气通道的宽度优选为5～25mm，进一步优选为7～15mm。

所述反应室为所述中心块与热玻璃带组成的用于镀膜的反应通道，所述反应室直接置于所述热玻璃带之上。在通道的导引下，反应气体迅速预热，在反应室与热玻璃带接触，发生化学反应，反应产物沉积在热玻璃带上，形成具有一定功能的薄膜。

中心块下方即为热玻璃带，温度最高，中心块上方的冷媒介质温度较低，通过调整冷媒介质腔和位于其下方的中心块之间的距离，可控制位于中间的中心块温度范围，如此可形成自上而下温度逐渐升高的进气通道。

所述中心块的材质优选为碳化硅或石墨，所述石墨包括等静压石墨、高纯石墨、阳极石墨等。

在一优选例中，所述排气通道由所述中心块和排气块围成，宽度优选为10～40mm，进一步优选为20～35mm。

排气室通过冷媒介质腔控制为恒定温度，从而保证其内气压稳定，有利于废气稳定、均匀地抽出。

作为优选，所述排气室由高强度碳钢板和管焊接而成。

作为优选，所述排气室通过狭缝与所述排气通道连通。所述狭缝可沿所述反应器长度方向设置多个。所述狭缝开口沿反应器长度方向的长度优选为200～450mm，进一步优选为250～350mm，沿反应器竖直方向的高度优选为1.5～12.5mm，进一步优选为2～12mm。各狭缝长、宽可独立设置。

所述冷媒介质腔内的冷媒介质可为水或导热油，优选为导热油。

所述单U型通道水平段用于镀膜的长度优选不大于300mm，进一步优选为120～280mm，更进一步优选为160～265mm。

所述双U型通道水平段用于镀膜的总长度优选不大于550mm，进一步优选为400～465mm。

作为优选，所述进气室的钢构通过滑块螺栓与所述反应室、排气室的钢构连接，连接处优选设有保温材料，用于隔热。所述保温材料包括硅酸铝纤维毡等。

作为一个总的发明构思，本发明还提供了一种利用所述的反应器沉积镀膜的方法，包括：反应气体经进气室预热恒压布气后流入进气通道，经进一步预热后抵达反应室，反应气体在玻璃表面发生化学反应，生成物沉积在玻璃表面成膜，而含反应余气的反应废气则经排气通道流入排气室排至室外或回收装置。

本发明主要涉及利用化学气相沉积法在平板玻璃生产线尤其是在浮法玻璃生产线上制作镀膜玻璃的专有装备和方法，可广泛应用在平板玻璃尤其是浮法玻璃生产线上。

本发明与现有技术相比，主要优点包括：本发明反应器的进气室与进气通道、反应室、排气通道、排气室等相对独立设置，进气室可独立加热，不受钢梁承载体影响，能够更加适应镀膜先驱体原料对镀膜生产的要求，更好地实现进气温度梯度和预热效果的实现，避免了反应气体在进气室即发生反应等问题产生，同时本发明反应器还具有在垂直玻璃前进方向，也就是反应器长度方向均匀布气的功能。此外，阻尼带的设置也使得进气通道内的反应气体流动更为平稳、均匀，有利于后续反应室镀膜的进行。

附图说明

图1为本发明单U型通道镀膜反应器的横截面结构示意图；

图2为本发明单U型通道镀膜反应器的钢梁承载体和反应室横截面结构示意图；

图3为本发明单U型通道镀膜反应器的进气室横截面结构示意图；

图4为本发明双U型通道镀膜反应器的横截面结构示意图；

图5为本发明双U型通道镀膜反应器的钢梁承载体和反应室横截面结构示意图；

图6为本发明双U型通道镀膜反应器的进气室横截面结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。下列实施例中未注明具体条件的操作方法，通常按照常规条件，或按照制造厂商所建议的条件。

浮法玻璃生产线是经过按照一定比例混合好的玻璃原料连续经过输送装置投入浮法玻璃熔窑，经过高温熔化的化学反应，形成具有一定流动性能的熔融玻璃溶液，在澄清区排出气泡后，经流道闸板控制一定的流量，使熔融玻璃液流入锡槽内，通过电加热控制器和锡槽冷却器共同控制锡槽内的空间和锡液温度，使玻璃液逐渐冷却，形成具有一定宽度和厚度的玻璃板被牵引进入退火窑退火，最后形成玻璃产品。所述的锡槽是由氮气和氢气混合气体的保护的空间和承载着熔融的金属锡组成，可知锡槽空间是还原气氛，防止熔融锡液氧化，同时使玻璃液或玻璃板漂浮其上，形成具有高平整度的浮法玻璃。参考说明书附图1、4可知，本发明所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器1、4都是在浮法玻璃生产线实施的装置，适合单一或多种气体实施化学气相沉积反应的装置，分别适用于不同气体总量的反应，也是适用于各种能够通过将镀膜先驱体汽化形成气态物质后在热的基板上产生化学气相沉积反应，形成不同设计要求膜层，这里所述的热的基板比如热的浮法玻璃基板68，通过在热的基板上发生化学气相沉积成膜、均匀地制备出具有太阳能热反射、低辐射或透明导电膜涂层的玻璃。

1)本发明涂膜反应器1的说明：

如图1～3所示，本发明的涂膜反应器装置1的主体之一是进气室2，设有腔室50(即均压空腔)，容纳涂膜反应气体，腔体内设有一支材料为 304或316L不锈钢的进气管22，该管横穿涂膜反应器长度方向的气室内，管22直径不大于32mm，管上分布小孔间距在5mm～25mm，小孔间距优先5mm～15mm之间，间距最优选10mm；小孔尺寸直径在1mm～5mm之间，小孔尺寸优先选在1mm～3mm之间；小孔直径最优选1.5mm～2mm；对于本发明反应器1的进气管直径优选15～25mm，孔的直径优选2mm、孔之间的间距优选10mm；

腔体50下端安装的布气阻尼带，与具有宽度W9的长狭缝26相连，其中反应器1对应的长狭缝26的宽度W9不大于10mm，本发明装置优选 7mm；该长狭缝安装着具有均匀布气作用的阻尼带，该阻尼带优先考虑但不限于一定厚度的烧结板、叠孔板，本发明装置优先选择叠孔板，叠孔板是由材料为304或316L的不锈钢平带和不锈钢齿形带组成，平带厚度在0.05mm～0.5mm之间，本发明装置优选在0.08～0.15mm，齿形带的波峰波谷极差在0.3mm～1.5mm之间，本发明装置优选在0.5～0.75mm，波峰之间间距不大于1.5mm，优选波峰间距1.0mm；阻尼带采用两块固定块23夹紧的方式固定于腔体50下端；阻尼带的高度H1不低于15mm，本发明的涂膜反应器1的阻尼带的高度H1优选为20mm。

腔体50外面是热媒介质腔24、84，分别由材料为高强度的焊接钢板或型材25、27、28、29组成热媒介质腔24和84，该热媒介质腔流入的不限于水、热油等介质，本发明装置优选最高使用温度不低于320℃的导热油，该导热油在外侧通过电加热方式准确控制到项目先驱体所要求的温度，以便使腔室50保持在工艺控制的温度。

本发明的涂膜反应器装置1的主体之一进气室2与另一主体钢梁承载体3的上端的连接是通过特制的压块和耐高温螺栓共同紧固实施而成，并使下端通过限位槽和密封件固定密封。

本发明的涂膜反应器装置1的另一主体之钢梁承载体3内含反应先驱体进气预热通道7(即进气通道)、与热的平板玻璃构成的反应室66、反应副产物废气和未反应先驱体的排气通道8、排气室9和承载前四种功能的承载梁69，该钢梁承载体3是由多种材质的型材加工制造而成。

本发明涂膜反应器1的钢梁承载体3的进气通道7是由金属型材19、 20以及由非金属材料加工的上游块12、中心块13组成，所述金属型材19、 20在本发明中优选槽型钢制材料，而上游块12和中心块13是具有传热快、导热均匀、且具有可加工性的碳化硅和石墨，在本发明中优选等静压石墨和高纯石墨，更优选等静压石墨，该进气通道7上面承接进气室阻尼带的出口，涂膜反应先驱气体在一定的流速的控制下经过逐渐等温加热、气体离开阻尼带至进气通道7内经过良好的均化、被引导至热的、洁净的玻璃带68上，热玻璃带68与中心块13形成的腔体空间66成为发生化学反应关键区域，反应物质沉积在热玻璃带68的上表面，形成所需要或所设计的薄膜；反应副产物和未反应的先驱气体随着气体自然流动进入由中心块 13、下游块14、17以及金属型材18、19、21构成的排气通道8，再经过专有设计的排气狭缝进入排气室9，而后排出。而由金属材料型材构成的腔室58、59、60、61、62、63、64、65则是整个承载梁的冷媒介质流动的通道，该冷媒介质主要以水、高温热油为主，本发明装置所用的冷媒介质以水为主，水温度控制不超过35℃，本发明装置优选不超过25℃。

本发明涂膜反应器1适用于混合气体流动处于完全层流的状态，众所周知，雷诺准数Re是能够准确描述气体流动状态的无量纲参数，即

其中ρ和μ为气体的密度和动力粘性系数，υ为气体流速，因此在给定气体工况的情况下，雷诺准数与气体流速成正比；在管流中，实验结果证明，雷诺数小于2300的流动是层流，而对于两个平行平板内的流体的雷诺准数

b为两个平板之间的间距，本发明所述的涂膜反应器 1的雷诺准数要求不大于350，本发明的涂膜反应器1的雷诺数优选不大于200，由此对于该反应器的进气通道7的狭缝宽度W1的尺寸不大于 10mm，本发明狭缝宽度W1优选7mm；同时也说明本发明的该涂膜反应器1的最大混合气体的总流量不大于10Nm³/h，本发明的涂膜反应器1优选总混合气体量8.5Nm³/h。

本发明的涂膜反应器1的进气通道7的其高度H2不小于100mm，本发明的涂膜反应器1的进气通道7的高度H2优选125mm；而作为本发明涂膜反应器1的关键的反应室66总高度H4不大于12mm，本发明H4优选8mm，且反应混合气体的流经长度W2不大于300mm，本发明涂膜反应器优先考虑120mm～300mm，最佳考虑优选160～265mm；

本发明涂膜反应器1的沉积速率和沉积时间是由浮法玻璃的拉引速度υ_f、混合气体输送速度υ_g、反应器反应室流经长度W2所决定，其中：沉积时间

沉积速率是衡量化学气相沉积涂膜反应器的沉积能力的指标之一，受浮法玻璃生产线温度区间和玻璃拉引速度的限制，沉积时间不可能无限地长，这就决定经过反应室的长度严格受到限制，而对于最后成膜的产品的膜层厚度要求达到80～600nm，就需要比较高的沉积速率，本发明的涂膜反应器的膜层沉积速率不小于 20nm/s，本发明的涂膜反应器的沉积速率优选不小于30nm/s。

2)本发明涂膜反应器2的说明：

如图4～6所示，本发明的涂膜反应器装置2的主体之一是进气室5，设有腔室75(即均压空腔)，容纳涂膜反应气体，腔体内设有一材料为304 或316L不锈钢的进气管51，该管横穿涂膜反应器长度方向的气室内，管51直径不大于32mm，管上分布直径不大于5mm的、相互间距不大于 30mm的孔，对于本发明反应器2的进气管直径优选25mm，孔的直径优选2mm、孔之间的间距优选10mm。

腔体75下端安装的布气阻尼带，与具有宽度W10的长狭缝57相连，其中反应器2对应的长狭缝57的宽度W10不大于20mm，本发明装置优选15mm；该长狭缝安装着具有均匀布气作用的阻尼带，该阻尼带优先考虑但不限于一定厚度的烧结板、叠孔板，本发明装置优先选择叠孔板，叠孔板是是由材料为304或316L的不锈钢平带和不锈钢齿形带组成，平带厚度在0.05mm～0.5mm之间，本发明装置优选在0.1mm，齿形带的波峰波谷间距在0.3mm～1.5mm之间，本发明装置优选在0.6mm，波峰之间间距不大于1.5mm，优选波峰间距1.0mm；阻尼带采用两块固定块23夹紧的方式固定于腔体75下端；阻尼带的高度H5不低于15mm，本发明的涂膜反应器1的阻尼带的高度H5优选为25mm。

腔体75外面是热媒介质腔49、83，由材料为高强度的焊接钢板或型材48、52、53、54、74和90组成热媒介质腔49和83，该热媒介质腔 49和83流动的介质是但不限于水、热油等，本发明装置优选最高使用温度不低于320℃的导热油，该导热油在外侧通过电加热方式准确控制到项目先驱体气体所要求的温度，以便使腔室75保持在工艺控制的温度。

本发明的涂膜反应器装置4的主体之一进气室5与另一主体之钢梁承载体6的上端的连接是通过特制的压块和耐高温螺栓共同紧固实施而成，并使下端通过限位槽和密封件固定密封。

本发明的涂膜反应器装置4的另一主体之钢梁承载体6内含反应先驱体进气预热通道71(即进气通道)、与热平板玻璃68构成的反应室67、反应副产物废气和未反应先驱体的废气通道72、87、排气室73、88和承载前四种功能的承载梁70，该钢梁承载体6是由多种材质的型材加工制造而成。

本发明涂膜反应器装置4的钢梁承载体6的进气通道71是由金属型材34、35以及由非金属材料加工的上游中心块30、下游中心块76组成，所述金属型材34、35在本发明中优选槽型钢制材料，而上游中心块30和下游中心块76是具有传热快、导热均匀、且具有可加工性的碳化硅和石墨，在本发明中优选等静压石墨和高纯石墨，更优选等静压石墨，该进气通道71上面承接进气室经过阻尼带的出口，涂膜反应先驱体气体在一定的流速的控制下经过逐渐等温加热、气体离开阻尼带在进气通道71内经过良好的均化、被引导至热的洁净的玻璃带68上，热玻璃带68与上游中心块30和下游中心块76形成的空间67和77成为发生化学反应关键区域，反应物质沉积在热玻璃带68的上表面，形成所需要或所设计的薄膜；反应副产物和未反应的先驱体气体随着气体的而自然流动进入由上下游中心块30、76排气块31、32、33、78、79、80、93以及金属型材34、35 构成的排气通道72、87，再经过专有设计的排气狭缝进入排气室73，而后排出。而由金属型材构成的腔室40、41、42、43、44、45、46、47、81、 82则是整个承载梁的冷媒介质流动的通道，该冷媒介质主要以水、高温热油为主，本发明装置所用的冷媒介质以高温导热油为主，导热油温度控制不超过325℃，本发明装置优选不超过225℃。

本发明涂膜反应器装置4适用于混合气体流动处于完全层流的状态，由前述得知，对于两个平行平板内的流体的雷诺准数

b为两个平板之间的间距，本发明所述的涂膜反应器4的雷诺准数要求不大于750，本发明的涂膜反应器4的雷诺数优选不大于500，由此对于该反应器的进气通道71的狭缝宽度W6的尺寸不大于20mm，本发明狭缝宽度W6优选 15mm；同时也说明本发明的该涂膜反应器4的最大混合气体的总流量不大于35Nm³/h，最小混合气体总流量不低于12Nm³/h，本发明的涂膜反应器4优选总混合气体量25Nm³/h。

本发明的涂膜反应器装置4的进气通道71的其高度H6不小于100mm，本发明的涂膜反应器4的进气通道71的高度H6优选125mm；而作为本发明涂膜反应器4的关键的反应室67和77总高度H8不大于12mm，本发明H4优选8mm。

本发明涂膜反应器装置4的沉积速率和沉积时间是由浮法玻璃的拉引速度υ_f、混合气体输送速度υ_g、反应器反应室流经长度W5和W7所决定，其中：沉积时间

总沉积时间t＝t_上游+t_下游，

因此本发明涂膜反应器2的反应混合气体的流经长度设计W5≤W7，W5和W7不大于300mm，本发明涂膜反应器优选 W5＝180～200mm，W7＝220～265mm，膜层沉积速率不小于20nm/s，本发明的涂膜反应器的沉积速率优选不小于30nm/s。

实施例1

使用上述涂膜反应器1，涂膜反应器1置放在浮法玻璃生产线锡槽两侧玻璃板下锡液温度为625℃的位置，并且反应器的下表面距离玻璃板的高度为5mm，调节热油循环***控制导热油的油温200℃进入进气室，并使之保持在该温度下；同时调整热油循环***控制主承载梁的油温在 130℃，使承载梁在该温度下能够保持良好的刚度，使反应器在浮法玻璃板面上保持水平；通过调整主承载梁底板19与中心块13之间的隔热材料，使在此工况条件下中心块13的温度保持在200～220℃。

将钛酸四丁酯原料放置于标准的鼓泡器内，鼓泡器的温度控制在 170℃，并将流量为6.21标准立方米/小时、已经通过加热器加热到温度为 170℃的氮气通入鼓泡器内，同时再辅以流量为2.25标准立方米/小时的稀释氮气混合后一起在温度保持在180℃管道输送至反应器，并通过反应器输送至热的玻璃带的上表面；

在此条件下，玻璃带在反应器下以拉引速度415米/小时移动，以36.8 纳米/秒的沉积速率沉积厚度为85纳米的二氧化钛薄膜，该二氧化钛薄膜经检测其颜色值L*＝65.5，a*＝5.22，b*＝1.01。

实施例2

使用上述涂膜反应器2，涂膜反应器2置放在浮法玻璃生产线锡槽两侧玻璃板下锡液温度为615℃的位置，并且反应器的下表面距离玻璃板的高度为5mm，调节热油循环***控制导热油的油温160℃进入进气室，并使之保持在该温度下；同时调整热油循环***控制主承载梁的油温在 130℃，使承载梁在该温度下能够保持良好的刚度，使反应器在浮法玻璃板面上保持水平；通过调整主承载梁底板34、35与中心块30、76之间的隔热材料，使在此工况条件下中心块13的温度保持在190～200℃。

将钛酸四丁酯原料放置于标准的鼓泡器内，鼓泡器的温度控制在 160℃，并将流量为9.85标准立方米/小时，已经通过加热器加热到温度为160℃的氮气通入鼓泡器内，并辅以流量为15.05标准立方米/小时的并加热良好的稀释气体充分混合，在温度保持在160℃管道输送至反应器，并通过反应器输送至热的玻璃带的上表面；

在此条件下，玻璃带在反应器下以拉引速度498米/小时移动，以55.3 纳米/秒的沉积速率沉积厚度为176纳米的二氧化钛薄膜，该二氧化钛薄膜经检测其颜色值L*＝63.8，a*＝9.64，b*＝-0.50。

此外应理解，在阅读了本发明的上述描述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

Claims (10)

1.一种用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，包括可独立预设温度的对进入的反应气体在所述反应器长度方向上能够实施独立均匀布气的进气室和钢梁承载体；

所述进气室：

包括均压空腔和包围所述均压空腔、由外界控制***实施控制的用于控制所述均压空腔内反应气体温度的热媒介质腔；

所述均压空腔内设有供反应气体进入的进气管，所述进气管的管壁上沿所述反应器长度方向规则分布多个小孔；

所述均压空腔底部出口处设置具有多个微孔、用于均匀布气的阻尼带，所述阻尼带选***结板或叠孔板，所述叠孔板由纵向设置且交替分布的平带和齿形带组成；

所述钢梁承载体包括：

与所述进气室出口连通、从上至下具有可调温度梯度的进气通道；

与所述进气通道出口以及外界相通、与热玻璃带形成的反应室，其内的反应气体可与所述热玻璃带接触反应镀膜且浓度和流速均匀；

与所述反应室出口连通、在所述反应器长度方向上能够均匀使反应废气均衡排出的排气通道；

与所述排气通道出口连通、能够排出反应废气的排气室，其四周设有用于控制所述排气室内反应废气温度的冷媒介质腔；

所述进气室、进气通道、反应室、排气通道、排气室构成反应气体通道，其中，所述进气通道、反应室、排气通道构成单U型或双U型通道，反应气体在该通道内经历预热、反应、排出过程；

所述进气室通过非焊接形式与所述钢梁承载体连接，且所述进气室的钢构独立于所述反应室、排气室的钢构。

2.根据权利要求1所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述均压空腔和热媒介质腔均由厚度不小于5mm的优质碳钢焊接而成，耐压气密性大于0.5MPa/24h；所述热媒介质腔内的热媒介质为水或导热油，所述导热油耐温320℃以上；

所述进气管的直径为10～35mm；所述进气管规则分布的小孔间距在5mm～25mm，小孔尺寸直径在1mm～5mm之间。

3.根据权利要求1所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，由平带和齿形带组成的阻尼带的微孔直径为0.2～1.5mm，所述平带厚度为0.05～0.5mm，所述齿形带的波峰波谷极差为0.3～1.5mm，波峰之间间距不大于1.5mm；

所述阻尼带采用两块固定块夹紧的方式固定于所述均压空腔下端，所述阻尼带的高度不低于15mm，厚度为5～25mm。

4.根据权利要求1所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述进气通道由第一钢构与上游块、中心块或第一钢构与两块中心块围成，由上至下温度逐渐升高，形成反应气体的预热通道；

所述第一钢构用于构成所述冷媒介质腔；所述排气室、冷媒介质腔、中心块均位于所述U型通道的内侧；所述中心块位于所述第一钢构下方且与所述第一钢构的间隙可调，从而可调整所述中心块的温度；

所述反应室为所述中心块与热玻璃带组成的用于镀膜的反应通道，所述反应室直接置于所述热玻璃带之上。

5.根据权利要求4所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述中心块的材质为碳化硅或石墨，所述石墨包括等静压石墨；所述中心块的温度为150～500℃，预热通道的温度在50～420℃，进气通道的宽度为5～25mm。

6.根据权利要求4或5所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述排气通道由所述中心块和排气块围成，用于排出反应后的生成的气体和未反应气体组成的混合气体，排气通道宽度10mm～40mm。

7.根据权利要求1所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述排气室由高强度碳钢板和管焊接而成，所述排气室通过狭缝与所述排气通道连通，所述狭缝开口沿反应器长度方向的长度为200～450mm，沿反应器竖直方向的长度为1.5～12.5mm；

所述冷媒介质腔内的冷媒介质为水或导热油。

8.根据权利要求1所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述的单U型通道水平段用于镀膜的长度不大于300mm，双U型通道水平段用于镀膜的总长度不大于550mm。

9.根据权利要求1所述的用于化学气相沉积法镀膜玻璃的反应器，其特征在于，所述进气室的钢构通过滑块螺栓与所述反应室、排气室的钢构连接，连接处设有保温材料，所述保温材料包括硅酸铝纤维毡。

10.一种利用权利要求1～9任一权利要求所述的反应器沉积镀膜的方法，其特征在于，包括：反应气体经进气室预热恒压布气后流入进气通道，经进一步预热后抵达反应室，反应气体在玻璃表面发生化学反应，生成物沉积在玻璃表面成膜，而含反应余气的反应废气则经排气通道流入排气室排至室外或回收装置。

Images