关于三银镀膜玻璃技术探讨
摘要;随着人类社会的发展,全球气候变暖及碳排放超标,全球碳中和大会对环保节能提出更高的要求,但是面对目前环境形式及节能玻璃板块来说,需要开发更好的节能产品。发达国家不仅在公共建筑上普遍采用高性能的low‑E玻璃,而且将性能最好的三银low‑E玻璃大量用于居住建筑上。为解决现有技术中的普通三银Low‑e玻璃膜层软,环境适应性差,不能进行后期的二次处理技术问题,现设计了一种三银镀膜玻璃,本文从多角度介绍了这种装置。
关键词: 三银镀膜玻璃 建筑玻璃 节能
前言
节能是我国可持续发展的必然选择。采用高效的节能玻璃不仅投入少而且回报高,对建筑节能可谓立竿见影,对节约能源、节约资源作用巨大,对全球经济可持续发展意义深远。
三银low‑E玻璃,又名红外线屏蔽玻璃,是目前节能性最好的建筑节能玻璃。单双low‑E玻璃虽然已经具有很好的节能效果(单双 low‑E玻璃隔热节能效果已到90%左右),但三银low‑E玻璃具有太阳红外热能总透射比极低;将太阳过滤成冷光源,西晒不热;降低空调能耗、减
少空调设备投资;传热系数K值低:提高保温性能;舒适性好:夏季室内环境更加凉爽,冬季更加温暖等优势。虽然三银low‑E 玻璃在隔热、遮阳、节能等方面已达到较高水准,但由于普通三银Low‑e玻璃膜层软,环境适应性差,不能进行后期的二次处理,从而限制了三银Low‑E玻璃的发展。所以需要三银镀膜玻璃的技术,以克服上述现有技术的缺点。
1建筑节能的重要性
(1)建筑节能是社会经济发展的需要。经济的发展,依赖于能源的发展,因此要为能源提供动力。
(2)建筑节能是减轻环境污染的需要。近年来,世界上越来越关心燃料矿物燃料所产生的污染问题,人们已经认识到所排放的颗粒物以及硫和氮的氧化物会危害人体健康,并造成环境酸化,而造成的二氧化碳积累,将导致地球气候产生重大变化,如水旱灾害更加频繁和猛烈,海平面升高使一些岛国淹没,大量物种迅速灭绝等等,从而使人类生存面临重大危机。
(3)建筑节能是改善建筑热环境的需要。随着现代化建设的发展和人民生活水平的提高,舒适建筑热环境日益成为人们生活的需要。
(4)建筑节能可以带动建筑业及相关产业的快速发展。多年来,发达国家建筑发展的实践证明,建筑技术的发展,建筑产品的发展都与建筑节能的发展息息相关。
2镀膜玻璃行业发展前景
镀膜玻璃广泛应用于建筑和建筑行业的外墙、隔断、窗户等,使建筑和建筑行业成为镀膜玻璃的一个关键细分市场。镀膜玻璃在建筑中作为节能玻璃使用,因为它能最大限度地减少建筑居住者的空调和供暖费用。在全球范围内,提高建筑物的能源效率越来越受到重视。在过去的20年里,在全球范围内,强制执行建筑能效法规的情况有所增加。
建筑、汽车和太阳能电池板行业对节能玻璃的需求最高,有望推动全球节能镀膜玻璃市场的发展。此外,对全球碳排放水平和可持续性的日益关注,推动了世界各国政府的大量投资。源效率是镀膜玻璃制造商在过去五年中创新的驱动力。事实证明,节能项目和建筑规范的演变在推动许多创新方面起着关键作用。此外,建筑业主对环保和节能产品的追求是合理的。预计这将迅速推动对Low-E镀膜玻璃等节能产品的需求。
高端节能建筑玻璃产品市场前景广阔。在高端产品市场,随着包装防护和运输技术的不断
进步,Low-E镀膜玻璃大板可实现异地深加工,涌现出大量直接采购Low-E镀膜玻璃大板进行进一步深加工的中小型企业,节能建筑玻璃行业竞争程度也随之加剧。
从市场端来说,目前我国Low-E玻璃的产量已经稳居世界前沿,且具备更出的性价比优势,因此不仅在国内市场具有广阔的发展前景,在全球市场也有不俗的替代性和竞争力,本土Low-E玻璃产业集的未来发展被各方看好。行业权威机构前景分析预计,2022—2027年期间,我国市场的复合年增长率有望达到 5.86%。
3技术方案
三银镀膜玻璃具有四个介质层、三个功能层以及三个保护层, 第一介质层2包括依次设置的打底层 SiNx层、ZnAlOx层和AZO层中的一种或多种。SiNx层作为打底层,其作用是以防止玻璃本体中的Na+、K+等元素扩散迁移到膜层中破坏功能层,提高膜层附着力;ZnAlOx层可作为第一银层的黏附层,其作用是作为种子层,使Ag层在种子层上均匀生长,而且ZnOx结构更加平滑,不会形成柱状结构,可以使Ag层均匀地附着在上面,让膜层结构更加稳定。 其中各层的总厚度为30~56nm,具体地,SiNx层厚度10~21nm,ZnAlOx层厚度15~25nm,AZO层厚度5~10nm。第二介质层5包括依次设置的AZO层、ZnSnOx层
、ZnAlOx层和 AZO层,AZO层由于膜层致密均匀,能够提高金属NiCr层与介质层的结合力,提高膜层结构的稳定性;ZnSnOx层和ZnAlOx层作为介质层,可以设计膜层结构,通过控制不同膜层材料与厚度,调整镀膜产品的颜值,满足设计所需的颜要求。AZO层、ZnSnOx层、ZnAlOx层和AZO层总厚度为55~85nm。第二介质层5中AZO层厚度可取为5~10nm,ZnSnOx层厚度可取为 15‑25nm,ZnAlOx层厚度可取为30‑40nm、AZO层厚度可取为5~10nm。第三介质层8依次包括AZO层、SiNx层、ZnSnOx层和ZnAlOx层中的一种或者多种。第三介质层8的总厚度为70~105nm,AZO层厚度为5~10nm,SiNx层厚度为30‑40nm,ZnSnOx层厚度为15‑25nm,ZnAlOx层厚度为20~30nm。第四介质层11均包括AZO层、SiNx及SiZr层,则AZO层厚度为5~10nm,SiNx层厚度为25~35nm,SiZr层厚度为 5‑10nm。
4制作方法
首先,在真空环境下用靶材对玻璃基层1表面进行真空磁控溅射依次溅射形成四个介质层、三个功能层以及三个保护层从而形成镀膜层。其中保护对第四介质层11的溅射,在成形的镀膜层中包括第四介质层11,使得制备的产品可钢化较好。磁控溅射时,阴极位所用靶材AZO金属氧化物靶是由ZnOx、AlOx烧制而成的具有陶瓷功能的金属氧化物靶材,其靶材纯度≥99 .95%。所镀制的AZO层膜层均匀致密,膜层越致密,膜层在钢化炉里面越不容易被破坏,钢化前后颜差异越小。
5相对优势
(1)三银镀膜玻璃具有透光率高,自然采光好,节省照明能耗;透光不透热,遮阳性能极好等特点,比普通三银具有更高的遮阳性能、更高的透过率,更加趋近于“零”的透过,采用三银结构,通过膜层结构设计,镀制的可钢化高透三银镀膜红外线屏蔽玻璃钢化后具备高透光率,辐射率极低,膜层结合力强,颜稳定,一致性好,室外呈现出一种蓝灰,可加工性强,可用于钢化热弯加工,钢化前后颜变化小,具备优异的适用性和通用性。
图2
  (2)进一步将此玻璃加工成中空玻璃(6mm+12mmA+6mm),具有遮阳系数低,传热系数U值低 ,太阳能热辐射透过低等特点如下表,而且钢后的节能性能更加优异,达到了超级隔热保温效果。
图3
(3)此三银镀膜玻璃具有第四介质层,第四介质层包括AZO层及SiZr层中的一种或多种,AZO层的作用为,提高膜层之间结合力和整体膜层结构稳定性,SiZr硬度更强,抗腐蚀性及抗氧化性更强,完美保护玻璃在钢化炉680℃高温下膜层不被破坏。
汽车隔热玻璃
(4)ZnAlOx层可作为第一银层的黏附层,其作用是作为种子层,使Ag层在种子层上均匀生长,而且ZnOx结构更加平滑,不会形成柱状结构,可以使Ag层均匀地附着在上面,让膜层结构更加稳定;AZO层由ZnOx、AlOx烧制的陶瓷靶镀制而成,AZO陶瓷靶纯度≥99 .95%,膜层均匀致密,提高膜层结构的稳定性。
(5)AZO介质层使用了膜层结构设计,利用光干涉原理,能够调节膜层的反射率,降低城市光污染危害。