一种高透可单片使用的低辐射玻璃
阅读说明：本技术 一种高透可单片使用的低辐射玻璃 (High-transmittance low-emissivity glass capable of being used by single sheet ) 是由 李建根 张开欣 李勇 邓军 张�杰 于 2021-04-30 设计创作，主要内容包括：本发明涉及光学镀膜玻璃生产制造技术领域,具体涉及一种高透可单片使用的低辐射玻璃,包括玻璃基底以及至少一层红外反射组合膜层,其特征在于,所述红外反射组合膜层包括依次接触设置的第一保护层氧化硅层、功能层氧化铟锡层和第二保护层氧化硅层。第一保护层氧化硅层和第二保护层氧化硅层以功能层氧化铟锡层对称设置,光线的折射反射易于调控。该方案简化了镀膜玻璃的膜系结构,钢化后的镀膜玻璃可见光透过率大于85％,辐射率低。具有良好的保温隔热性能和可见光透过率。(The invention relates to the technical field of production and manufacturing of optical coated glass, in particular to high-transmittance low-emissivity glass capable of being used in a single sheet mode. The first protective layer silicon oxide layer and the second protective layer silicon oxide layer are symmetrically arranged by the functional layer indium tin oxide layer, and the refraction and reflection of light rays are easy to regulate and control. The scheme simplifies the film system structure of the coated glass, and the toughened coated glass has the visible light transmittance of more than 85 percent and low radiance. Has good heat preservation and insulation performance and visible light transmittance.)
技术领域
本发明涉及光学镀膜玻璃生产制造技术领域，具体涉及一种高透可单片使用的低辐射玻璃。
背景技术
低辐射玻璃是一种能让室外太阳能、可见光透过，有像红外线反射镜一样，将物体二次辐射热反射回去的镀膜玻璃。在任何气候环境下使用，均能达到源、热量控制调节及改善环境的效果，具有传热系数低和反射红外线的特点。其主要功能是降低室内外远红外线的辐射能量传递，且允许太阳能辐射尽可能多的进入室内，从而维持室内的温度，节省暖气、空调费用的开支。通常实现的方式为，根据不同膜层材料搭配，不同膜层结构设计，获得较低的表面辐射率，使得镀膜玻璃对光波可选择性通过，反射红外波长，从而减少热量的损失。
现有的低辐射镀膜采用银作为红外反射功能层，膜层若长期暴露在空气中，易与空气中的硫物质发生反应，而发生氧化。镀膜过后的低辐射玻璃，必须合成中空玻璃，保证中空腔室处于干燥的环境中，否则膜层易被氧化，从而严重影响低辐射玻璃的节能效果及颜色外观。同时，由于易氧化特性，要求经过镀膜过后的玻璃，必须采取相应的保护措施，如贴膜，且对各工序的流转期有明确，这无疑提高了大规模生产的加工难度，也产生了生产过程中的材料浪费问题。
现有的低辐射节能玻璃由于受膜层结构以及厚度匹配的限制，为了充分保证性能，可见光透过率难以得到进一步提高，在一些日照不充足或者采光条件要求高的地方，低辐射玻璃产品的应用受到限制。
目前，低辐射玻璃使用的多层镀膜结构存在透过率低的问题，无法满足日照不充足或者采光要求高的场景使用。其次由于红外反射层Ag层的易氧化特性，在后续加工以及应用场景上，具有一定的局限性。
发明内容
本发明的目的在于：针对现有技术存在的现有的多层镀膜结构的低辐射玻璃存在透过率低问题，提供一种低辐射玻璃，该玻璃采用ITO层作为功能层并在ITO层两侧设置SiO2层作为保护层，制得的镀膜玻璃具有较低的反射率，透过色接近浮法玻璃原片颜色，适用于多元化场景。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种低辐射玻璃，包括玻璃基底以及至少一层红外反射组合膜层，所述红外反射组合膜层包括依次接触设置的第一保护层氧化硅层、功能层氧化铟锡层和第二保护层氧化硅层。
第一保护层氧化硅层、功能层氧化铟锡层、第二保护层氧化硅层依次远离玻璃基底。第一保护层氧化硅层和功能层氧化铟锡层接触，第二保护层氧化硅层和功能层氧化铟锡层接触。
在功能层氧化铟锡层内侧接触设置第一保护层氧化硅层，提高功能层氧化铟锡层对膜层的附着力。在功能层氧化铟锡层外侧接触设置第二保护层氧化硅层，起到对氧化铟锡层的保护作用。第一保护层氧化硅层和第二保护层氧化硅层以功能层氧化铟锡层对称设置，光线的折射反射易于调控。该方案简化了镀膜玻璃的膜系结构，钢化后的镀膜玻璃可见光透过率大于85％，辐射率低。具有良好的保温隔热性能和可见光透过率。
通过氧化硅层将氧化铟锡层进行保护，提高膜层机械性能，保证氧化铟锡功能层的完整性，得到的玻璃制品，可进行弯钢化处理，实现异地加工，满足不同加工厂、不同加工设备的生产要求。
作为本发明的优选方案，所述第一保护层氧化硅层的厚度为10nm～35nm。
进一步，所述第一保护层氧化硅层的厚度为10nm～30nm。
更进一步，所述第一保护层氧化硅层的厚度为18nm～25nm。
作为本发明的优选方案，所述第二保护层氧化硅层的厚度为10nm～35nm。
进一步，所述第二保护层氧化硅层的厚度为10nm～30nm。
更进一步，所述第二保护层氧化硅层的厚度为18nm～25nm。
作为本发明的优选方案，所述功能层氧化铟锡层的厚度为40nm～120nm。
作为本发明的优选方案，所述第一保护层氧化硅层与所述第二保护层氧化硅层的厚度比例为1:3～3:1。
优选的，所述第一保护层氧化硅层与所述第二保护层氧化硅层的厚度比例为1:2～2:1。
进一步的，所述第一保护层氧化硅层与所述第二保护层氧化硅层的厚度比例为3:4～4:3。
所述第一保护层氧化硅层与所述第二保护层氧化硅层的厚度比例为1:1。
作为本发明的优选方案，所述红外反射组合膜层和所述玻璃基底之间设有第一介质层氮化硅层。
作为本发明的优选方案，所述第一介质层氮化硅层的厚度为10nm～28nm。
作为本发明的优选方案，所述红外反射组合膜层外侧设有第二介质层氮化硅层。
作为本发明的优选方案，所述第二介质层氮化硅层的厚度为20nm～40nm。
通过设置第一介质层氮化硅层和第一保护层氧化硅层，并对各层厚度进行调整，以氮化硅层作为打底层，防止玻璃本体中的钠元素扩散迁移到膜层中，破坏功能层的结构；进一步设置第一保护层氧化硅层，促使氧化铟锡层结合牢固，抗氧化能力强；
通过设置第二保护层氧化硅层以及第二介质层氮化硅层，膜层机械性能提升，防刮伤能力增强，在进行弯钢化处理后，膜层不会出现划伤、脱落等外观缺陷。
作为本发明的优选方案，层膜结构为如下结构中的一种，玻璃/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅。
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
1、本发明的低辐射玻璃，采用的膜层结构简单稳定，实现不同折射率，不同材料厚度相互搭配，达到最佳的透过值和辐射率。将氧化铟锡层作为功能层，并在内侧和外侧接触设置氧化硅层作为保护层，镜像对称设置导电氧化硅层利于光线的折射和反射，在满足热辐射性能要求的基础上，玻璃制品透过率超过85％，呈现无色透明状态，接近浮法玻璃原片。
2、本发明的低辐射玻璃，采用氧化铟锡作为红外反射功能层，具有抗氧化特点，长时间暴露在空气中，也不易氧化。作为中空玻璃配片，可大幅度降低U值，在大部分应用场合，该组合方式可以替代三玻两腔结构。也可作为单片、夹层玻璃使用，打破以往低辐射玻璃不可单片，或者合成夹层产品直接运用的局限。
3、本发明的低辐射玻璃，可直接采用传统可钢低辐射玻璃的生产工艺流程，可此类新式低辐射玻璃的批量生产。选用优质浮法原片，无需进行切裁，直接进行镀膜，极大地提高了镀膜线的生产效率，降低了镀膜设备的能源消耗。同时，根据产品订单需求，该产品也可以进行先裁切再进行镀膜，然后进行磨边钢化加工，提高了玻璃原片利用率，降低因排版带来的原材料损耗。这种根据订单需求进行排产的方式，大大提高了工程规模化生产的效率，降低单耗。
附图说明
图1是本发明的低辐射玻璃的结构示意图。
图1中图标：100-玻璃基底；101-第一介质层氮化硅层；102-第一保护层氧化硅层；103-功能层氧化铟锡层；104-第二保护层氧化硅层；105-第二介质层氮化硅层。
图2是本发明实施例4的低辐射玻璃的结构示意图。
图2中图标：200-玻璃基底；201-第一介质层氮化硅层；202-第一保护层氧化硅层；203-功能层氧化铟锡层；204-第二保护层氧化硅层；205-第二功能层氧化铟锡层；206-第三保护层氧化硅层；207-第二介质层氮化硅层。
具体实施方式
下面结合附图，对本发明作详细的说明。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例玻璃镀膜工艺如下。
SiNx膜层工艺控制为：在真空溅射气压3.0E-3mbar～7.0E-3mbar条件下沉积，氩气气体流量控制为500-1500sccm，氮气气体流量控制为800-1500sccm。在该气氛流量下，控制氩气氮气流量之比为0.5～2.0；采用功率0～60kw，溅射厚度10-45nm；氩气为第一气体，氮气为第二气体；
SiOx膜层工艺控制为：在真空溅射气压3.0E-3mbar～7.0E-3mbar条件下沉积，氩气气体流量控制为200-1000sccm，氧气气体流量控制为500-1500sccm。在该气氛流量下，控制氩气氧气流量之比为1.0～3.0；采用功率0～60kw，溅射厚度5.0-45nm；氩气为第一气体，氧气为第二气体；
ITO膜层工艺控制为：在真空溅射气压4.0E-3mbar～9.0E-3mbar条件下沉积，氩气气体流量控制为500-1500sccm，氧气气体流量控制为0-500sccm。在该气氛流量下，控制氩气氧气流量之比为1.0～10.0；采用功率0～60kw，溅射厚度40-120nm；氩气为第一气体，氧气为第二气体。
实施例1
基本结构为：玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
利用真空离线磁控溅射镀膜设备，如图1所示，以6mm的普通浮法白玻基片作为玻璃基底100，由内至外依次镀制依次镀制厚度为10nm的第一介质层氮化硅层、厚度为15nm的第一保护层氧化硅层、厚度为38nm的功能层氧化铟锡层、厚度为18nm的第二保护层氧化硅层、厚度为21nm的第二介质层氮化硅层。各膜层材料的工艺参数如下：
表1各膜层材料的工艺参数(1)
实施例2
基本结构为：玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅利用真空离线磁控溅射镀膜设备，如图1所示，以6mm的普通浮法白玻基片作为玻璃基底100，由内至外依次镀制依次镀制厚度为17nm的第一介质层氮化硅层、厚度为21nm的第一保护层氧化硅层、厚度为81nm的功能层氧化铟锡层、厚度为17nm的第二保护层氧化硅层、厚度为25nm的第二介质层氮化硅层。各膜层材料的工艺参数如下：
表2各膜层材料的工艺参数(2)
实施例3
基本结构为：玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅利用真空离线磁控溅射镀膜设备，如图1所示，以6mm的普通浮法白玻基片作为玻璃基底100，由内至外依次镀制依次镀制厚度为20nm的第一介质层氮化硅层、厚度为23nm的第一保护层氧化硅层、厚度为118nm的功能层氧化铟锡层、厚度为23nm的第二保护层氧化硅层、厚度为30nm的第二介质层氮化硅层。各膜层材料的工艺参数如下：
表3各膜层材料的工艺参数(4)
实施例4
基本结构为：玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
利用真空离线磁控溅射镀膜设备，如图2所示，以6mm的普通浮法白玻基片作为玻璃基底100，由内至外依次镀制依次镀制厚度为10nm的第一介质层氮化硅层、厚度为15nm的第一保护层氧化硅层、厚度为50nm的功能层氧化铟锡层、厚度为8nm的第二保护层氧化硅层、厚度为70nm的第二功能层氧化铟锡层、厚度为18nm的第三保护层氧化硅层、厚度为21nm的第二介质层氮化硅层；。各膜层材料的工艺参数如下：
表4各膜层材料的工艺参数(5)
性能测试
按照GB/T18915.2-2013测定上述实施例的单片镀膜玻璃的性能参数，进行对比，结果见表1。(其中，a*和b*代表色度坐标，其中a*代表红-绿轴，b*代表黄-蓝轴)
表5实施例1-4的单片镀膜玻璃的性能数据
性能
实施例1
实施例2
实施例3
实施例4
透光率(％)
85.58
85.77
86.13
85.69
室外反射率(％)
8.36
8.30
8.00
9.32
室内反射率(％)
8.15
8.41
8.09
9.12
辐射率(％)
0.31
0.24
0.16
0.14
透过色a*
-1.25
-1.61
-1.80
-1.58
透过色b*
1.43
0.49
1.52
1.67
对比例1
对实施例1中使用的6mm白玻的透光率进行检测，其透光率为88.52％。
对比例2
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氮化硅
该对比例与实施例1的差别在于，不设置第二保护层氧化硅层。
对比例3
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
该对比例与实施例1的的膜层结构相同，但是第一保护层氧化硅层的厚度为6nm。其他膜层的厚度基本与实施例1相同。
对比例4
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
该对比例与实施例1的的膜层结构相同，但是第一保护层氧化硅层的厚度为39nm。其他膜层的厚度基本与实施例1相同。
对比例5
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
该对比例与实施例1的的膜层结构相同，但是第二保护层氧化硅层的厚度为6nm。其他膜层的厚度基本与实施例1相同。
对比例6
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
该对比例与实施例1的的膜层结构相同，但是第二保护层氧化硅层的厚度为37nm。其他膜层的厚度基本与实施例1相同。
对比例7
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
该对比例与实施例1的的膜层结构相同，但是ITO层的厚度为124nm。其他膜层的厚度基本与实施例1相同。
对比例1-对比例7的测试结果如下表，
表6，对比例1-7的单片镀膜玻璃的性能数据
由上表可知，在不设置第二保护层氧化硅层时，透光率降低至79.11％，在第一保护层氧化硅层厚度小于10nm时，透光率降低至79.15％；第一保护层氧化硅层的厚度为39nm时，透光率降低至84.25％；第二保护层氧化硅层的厚度为6nm时，透光率降低至80.66％；第二保护层氧化硅层厚度为37nm时，透光率降低至80.00％；ITO的厚度为124nm时，透光率降低至83.56％。
试验例1
玻璃基底/氮化硅/氧化硅/氧化铟锡/氧化硅/氮化硅
该试验例是在确定的膜层结构基础上，对第一保护层氧化硅层和第二保护层氧化硅层的厚度比例进行进一步实验确定。第一保护层氧化硅层和第二保护层氧化硅层的厚度在不同比例时，单片镀膜玻璃的性能数据如下表。
表7，保护层厚度和比例对单片镀膜玻璃的性能的影响
由上表可知，第一保护层氧化硅层和第二保护层氧化硅层的厚度比例在1:3～3：1的范围内时，透光率较高。优选的，厚度比例在1:2～2：1范围内时，透光率提升至85％以上，厚度玻璃在1:1时，透光率超过86％。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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